Roulement et suspension

 La direction

 Le freinage

 Le moteur (éclaté)

 Le moteur alternatif à combustion interne

 Le turbocompresseur

 Le refroidissement

 Les gaz d'échappement

 Autres types de moteur

 La transmission
 
 

 L'automobile classique et sportive

La barre Panhard aux États-Unis
 
 

Une automobile comporte essentiellement une carrosserie , abritant ses
passagers et leurs bagages, un moteur, une transmission , quatre roues
suspendues, des dispositifs de commande, d'éclairage et de
signalisation.

Dans les premières voitures, la carrosserie était un simple assemblage
de bois puis de tôles légères, embouties et soudées, sur laquelle étaient
articulés les portières, le capot, le couvercle du coffre à bagages, et qui
ne participait en rien à la résistance de l'ensemble. Le seul élément de
rigidité était alors constitué par un châssis, comportant deux longerons
en profilé métallique, reliés par des traverses, sur lequel étaient montés
tous les organes susceptibles d'exercer des contraintes mécaniques
(suspension des roues, moteur, transmission, direction, pare-chocs ). La
technique du châssis est toujours celle des véhicules automobiles
industriels (cars et camions) mais elle est maintenant supplantée, en
matière d'automobiles particulières, par la technique des coques
autoporteuses. Longerons et traverses sont ainsi intégrés à la coque et
sont, de ce fait, considérablement allégés. Cette technique de la coque
autoporteuse s'est essentiellement généralisée sur les voitures à
conduite intérieure : coach (deux portes et deux glaces latérales), coupé
(deux portes, quatre glaces), berline (quatre portes, quatre glaces),
limousine (quatre portes, six glaces), break (conduite intérieure avec
aménagement arrière mixte pour voyageurs supplémentaires ou
marchandises). Il n'y a guère que les conduites intérieures
anormalement longues, comme les superlimousines américaines (six
portes, huit glaces), et surtout les voitures décapotables : cabriolet (ou
coupé décapotable), torpédo (ou berline décapotable), qui continuent à
privilégier le châssis. À l'intérieur de la carrosserie, l'habitacle comprend
les sièges des passagers, le système complet de pilotage, le tableau de
bord et les accessoires divers. La carrosserie est équipée, outre des
portes munies de leurs propres glaces, de glaces fixes telles que le
pare-brise, de la lunette arrière et, éventuellement, de glaces latérales de
complément. En plus des portières latérales, la carrosserie peut
présenter un hayon ou une porte arrière, ainsi qu'un toit ouvrant, même si
elle est autoporteuse. Elle est pourvue, à l'extérieur, des organes
d'éclairage réglementaires (phares , combinés avec les feux de
croisement ou codes , feux de position avant éventuels, feux rouges
arrière, feux de stop, feux de recul), ainsi que des rétroviseurs extérieurs,
qui complètent le rétroviseur interne, permettant au conducteur de
regarder la route, derrière lui, à travers la lunette arrière.

Roulement et suspension

Le confort et la tenue de route exigent que les roues soient suspendues :
leur liaison, directe ou indirecte, avec le châssis ou la coque est à la fois
élastique et amortie. De même, le pneumatique assure une liaison
élastique entre la chaussée et la roue, dotée elle-même d'un
amortissement interne dans le matériau du pneumatique qui se
déforme. Les roues et les organes qui leur sont liés oscillent donc entre
deux systèmes élastiques et amortis. La théorie montre (et l'expérience
confirme) que la qualité d'une suspension est d'autant meilleure que les
déplacements verticaux de la carrosserie sont minimisés par rapport à
sa position moyenne (condition essentielle du confort), que les roues ne
décollent pas de la chaussée après le passage d'un trou dans le
revêtement, par exemple (condition essentielle de la tenue de route), que
la masse oscillante intermédiaire est plus faible (d'où l'engouement
ancien pour les roues à rayons et le succès actuel des roues en alliage
léger). Il faut noter que la notion de confort est subjective : la plupart des
Européens préfèrent des suspensions relativement fermes, à
l'amortissement critique, qui n'oscillent pas après passage d'une
perturbation, alors que la plupart des Américains préfèrent des
suspensions plus douces et moins amorties, bien adaptées à des
revêtements routiers parfaits, mais qui sont génératrices de nausées,
pour les passagers sensibles, lorsque la voiture est utilisée sur des
routes médiocres.

À l'origine, les roues avant, directrices, étaient montées, comme sur les
voitures hippomobiles, aux deux extrémités, appelées fusées, d'un
essieu rigide sommairement suspendu, qui tournait globalement par
rapport au châssis. Très vite, on s'aperçoit qu'il est nécessaire, pour que
les roues restent pratiquement à la même place par rapport à la
carrosserie et puissent être logées sous des ailes, que l'essieu reste
parallèle à lui-même, les deux fusées étant articulées sur lui. Les roues
arrière, motrices et non directrices, sont solidaires d'un essieu coupé en
son centre par le pont arrière, recevant l'arbre de transmission venant
des organes propulseurs (généralement situés à l'avant). Les essieu x
sont suspendus par des ressorts à lames et amortis par des
amortisseurs mécaniques à friction. Ces ensembles sont fort lourds
surtout à l'arrière, et associent directement chaque roue d'un train aux
perturbations subies par l'autre ; les performances des suspensions
sont, de ce fait, médiocres. On commence par supprimer l'essieu avant
et à suspendre chaque roue directement sur la carrosserie ou le châssis
(roues dites indépendantes). Cela exige que chaque fusée soit portée
par un ensemble déformable, qui peut être soit un quadrilatère articulé
dont les côtés ont une longueur constante (la carrosserie ou le châssis
en constituant l'un des côtés verticaux), soit un triangle articulé
correspondant comportant un long côté vertical télescopique (la
carrosserie ou le châssis en constituant un côté quasi vertical rigide).
Dans le premier cas, la déformation du quadrilatère sollicite un ressort
de suspension (à barre de torsion ou à boudin) et l'amortisseur. Dans le
second, le côté télescopique est précisément constitué par l'amortisseur
hydraulique lui-même, obligatoirement situé dans l'axe d'un ressort à
boudin (suspension dite MacPherson). L'amélioration de confort et de
tenue de route est telle qu'on cherche à appliquer cette technique aux
roues arrière : on rend ainsi le pont arrière fixe (non suspendu) et on le
relie à des roues indépendantes motrices, par l'intermédiaire de joints
homocinétiques. On s'aperçoit alors que les joints homocinétiques
ouvrent d'autres possibilités que celle de la seule transmission du
mouvement à des roues oscillant verticalement. C'est ainsi que naissent,
dans l'immédiat avant-guerre, les roues avant indépendantes, à la fois
tractrices et directrices, qui se généralisent en Europe dans les
décennies suivantes. Le seul inconvénient de ces dispositifs est, parfois,
de permettre une trop grande inclinaison des carrosseries vers l'extérieur
en virage rapide et serré ; on y a remédié en rétablissant une certaine
réaction élastique modérée entre les deux roues d'un même train, à
l'aide de barres antiroulis. L'ultime progrès des suspensions a été de
réunir les fonctions de suspension et d'amortissement dans un même
appareil. Un piston comprime de l'huile dans un cylindre, l'huile
comprime elle-même un gaz assurant l'élasticité du dispositif. Un
étranglement sur le circuit d'huile assure l'amortissement, comme sur un
simple amortisseur hydraulique. Les suspensions correspondantes
sont dites oléopneumatiques. Elles sont toutes capables de modifier la
hauteur de la carrosserie au-dessus du sol en parcours tout terrain ou
pour franchir une zone inondée. En position normale, elles ramènent
toujours à sa valeur moyenne la hauteur de la coque, au droit de chaque
roue, par rapport au sol, quelle que soit la charge globale du véhicule et
son déséquilibre éventuel (correction automatique d'assiette). Elles
s'opposent ainsi notamment à l'apparition d'une gîte vers l'extérieur, en
virage rapide, et les plus perfectionnées d'entre elles sont même
capables d'imposer alors une gîte centripète, analogue à celle que prend
une moto, formule qui constitue un facteur complémentaire
d'amélioration de la tenue de route.

La direction

L'engagement d'une voiture dans un virage est assuré par braquage des
roues avant, généralement commandé par une crémaillère transversale
horizontale, contrôlée par un pignon solidaire du volant de direction.
Dans les voitures modernes, l'arbre reliant le volant au pignon est brisé,
grâce à deux joints, et se replie sur lui-même en cas de choc violent à
l'avant, évitant ainsi un type d'accidents très graves autrefois (le recul d'un
arbre rigide défonçait la cage thoracique du conducteur). La crémaillère
attaque elle-même, à ses deux extrémités, des biellettes articulées qui
permettent les oscillations verticales des roues et assurent la rotation
des fusées et des roues autour d'un axe approximativement vertical. Pour
éviter tout glissement des pneumatiques sur le sol, générateur d'usure et
de perte d'adhérence, il importe que les axes des fusées des roues
avant ne restent pas parallèles, mais convergent approximativement vers
un point situé sur l'axe des roues arrière, qui devient ainsi le centre de
courbure commun des trajectoires de chacune des quatre roues.
Quelques rares automobiles modernes à traction avant possèdent un
train arrière autodirectionnel : la traction oblique effectuée sur lui par la
coque en virage entraîne un très léger braquage des roues arrière dans
le même sens que celui des roues avant et l'inscription de la voiture
dans des courbes rapides s'en trouve encore améliorée.

Les automobiles militaires d'opération, de type Jeep , et certains
véhicules civils utilitaires possèdent un dispositif manuel de crabotage
des roues, normalement non motrices, pour pouvoir bénéficier de quatre
roues motrices dans les passages difficiles (véhicules dits 4 × 4 ).
Quelques rares voitures civiles sont maintenant équipées de quatre
roues motrices en permanence. On en attend une amélioration générale
de l'adhérence sur route glissante : on manque toutefois de recul pour en
juger l'efficacité.

Les conducteurs européens préfèrent généralement des directions
relatives franches, avec lesquelles il n'est pas nécessaire de donner de
nombreux tours de volant pour assurer le braquage complet. Les
utilisateurs américains préfèrent généralement des directions plus
démultipliées, ce qui ne se justifie guère, car les directions de leurs
voitures sont toutes assistées par un servomoteur hydraulique, ce qui
supprime tout effort sur le volant (à l'exception de l'effort résiduel de
sensibilité que l'on maintient volontairement). Cette habitude résulte
sans doute d'anciennes traditions qui se sont établies avant la
généralisation de l'assistance. Les voitures européennes sont
couramment équipées de la direction assistée, mais celle-ci n'est pas
encore répandue sur les véhicules les plus légers.

Le freinage

Il est assuré à l'arrêt par un dispositif mécanique commandé, depuis
l'habitacle, par un levier manuel à encliquetage, appelé frein à main .Ce
dispositif agit généralement sur un train de roues ou sur l'arbre de
transmission, entre moteur et roues motrices, lorsque celui-ci existe.
Dans les voitures à boîte de vitesses automatique, un second dispositif
provoque le blocage mécanique de la boîte à l'arrêt. Le freinage en
marche est assuré par un dispositif hydraulique actionné par une pédale
(pédale centrale dans les voitures classiques), qui agit sur des
servomoteurs commandant les organes de freinage de chacune des
quatre roues. Autrefois, ces organes étaient constitués d'un tambour
cylindrique solidaire de la roue, sur la surface interne duquel venaient
s'appliquer deux mâchoires fixes portant des matériaux de friction,
mâchoires que le servomoteur écartait. Ils ont été remplacés par des
freins à disques, que les servomoteurs font pincer par des mâchoires
comportant des dispositifs de frottement périphériques appelés
plaquettes de friction. Certains véhicules possèdent toutefois des freins
à disques sur le train avant et des freins à tambour sur le train arrière, où
les efforts de freinage sont moins importants. L'efficacité des freins, en
usage prolongé, est réduite par l'échauffement (diminution à chaud du
coefficient de frottement du matériau de friction sur l'acier). Les freins à
disques sont moins sensibles à l'échauffement que les freins à tambour,
surtout s'ils sont artificiellement ventilés, ce qui est le cas du train avant
de certaines voitures puissantes et rapides. Ils sont également plus
faciles à entretenir (le changement des plaquettes est aisé, alors que le
changement des garnitures de frottement des mâchoires de freins à
tambour est une opération longue et coûteuse). Ils sont enfin plus légers,
ce qui améliore les performances de la suspension.

Le freinage hydraulique centralisé délivre un effort de freinage équilibré
sur les roues droites et sur les roues gauches. Il comporte un dispositif
limitant l'effort sur les roues arrière, qui doivent freiner moins que les
roues avant, sous peine de commencer à glisser. L'équilibrage des
efforts ne suffit pas, cependant, à garantir l'équilibrage des effets : l'usure
des éléments de friction peut être dissymétrique et, surtout, le coefficient
de frottement entre une roue et la route peut être différent pour chacune
des quatre roues. Un freinage brutal risque d'entraîner le blocage d'une
ou de plusieurs roues avec, comme conséquence, une perte
d'adhérence qui diminue l'efficacité globale du freinage, engendre un
dérapage latéral, annule l'effet de la direction s'il se produit sur les roues
avant. D'où la faveur de plus en plus grande que rencontrent les
systèmes antibloquants (ABS ) qui contrôlent en permanence la vitesse
des quatre roues grâce à des capteurs électroniques à impulsion,
détectent en temps réel le ralentissement relatif d'une ou de plusieurs
roues et relâchent alors immédiatement l'effort de freinage sur le ou les
servomoteurs concernés. Il est ainsi possible de maintenir la voiture sur
sa trajectoire, même par freinage intense sur route glissante, tout en
maintenant l'intensité maximale du freinage et l'efficacité de la direction.

Le moteur

Le moteur alternatif à combustion interne

Concurrencé depuis les origines par le moteur électrique, puis par les
moteurs à explosion rotatifs, et enfin par les moteurs à turbines à gaz, le
moteur alternatif à combustion interne (à explosion ou Diesel) a atteint un
si haut niveau de qualité, dans une technique de base séculaire, qu'il n'a
pu, jusqu'à présent, être détrôné. Quelques rares utilisations de moteurs
alternatifs à deux temps ont maintenant disparu. Tous les autres sont à
quatre temps et à quatre cylindres au minimum (quelques réalisations
comportant deux cylindres à plat ont également disparu).

Le moteur le plus répandu est le moteur à quatre cylindres en ligne
refroidi par eau, comportant un temps moteur par tour, et présentant un
ordre d'allumage 1-3-4-2. Son couple n'est pas suffisamment régulier et
il doit être doté d'un volant d'inertie important, peu favorable aux très
fortes accélérations. Son équilibrage mécanique est médiocre et il
engendre des vibrations. Son couple moyen décroît assez rapidement,
au-dessous de la vitesse pour laquelle il est maximal, ce qui limite sa
souplesse à bas régime. Mais il est robuste, simple à fabriquer, bon
marché, et il a reçu de si nombreux perfectionnements qu'il s'impose sur
toutes les voitures qui ne sont pas haut de gamme. Il existe quelques
moteurs à quatre cylindres à plat, refroidis par air, qui sont
mécaniquement un peu mieux équilibrés, mais qui ne se sont pas
imposés. Une grande amélioration est obtenue avec les moteurs à six
cylindres, soit en ligne, soit, de préférence, en V (deux rangées de trois
cylindres en ligne, inclinées l'une par rapport à l'autre, utilisant le même
vilebrequin). Les Américains, quant à eux, sont fidèles au moteur à huit
cylindres en V, plus complexe, mais qu'ils ont perfectionné pour équiper
leurs automobiles de séries à prix compétitifs. Ils en recherchent
essentiellement le silence et la remarquable souplesse à bas régime, le
couple de ces moteurs variant peu dans une très large plage de vitesse.
 

Le turbocompresseur

Les perfectionnements les plus récents apportés aux moteurs à
combustion interne portent sur : leur vitesse de rotation ; le taux de
remplissage de leurs cylindres, lié à la perte de charge dans les
soupapes d'admission et d'échappement, surtout à bas régime, et qui
incite à multiplier le nombre des soupapes par cylindre ; la
suralimentation éventuelle par un groupe turbocompresseur (ou turbo ),
entraîné par l'énergie résiduelle disponible sur les gaz d'échappement. Il
faut toutefois insister sur le fait que le seul avantage du turbo est de
permettre à un moteur donné de produire une puissance plus
importante. Mais il n'améliore pas le rendement de ce moteur et le
dégrade même légèrement. Le débat reste vif, actuellement, dans les
services techniques des constructeurs de voitures haut de gamme, entre
les partisans de moteurs atmosphériques plus gros et les partisans de
moteurs suralimentés par turbo, ces derniers étant souvent encouragés
par les services commerciaux, pour lesquels le label " turbo " est un
argument de vente.

En ce qui concerne les seuls moteurs à explosion , ils ont reçu quelques
perfectionnements complémentaires spécifiques, avec le remplacement
du carburateur par l'injection d'essence, dite indirecte, dans les tubulures
d'admission, et avec la généralisation de l'allumage électronique, sans
pièces mobiles, susceptible d'être automatiquement optimisé en
fonction de nombreux facteurs, comme la vitesse de rotation du moteur,
son régime d'alimentation, etc.

Le refroidissement

dit à l'eau de presque tous ces moteurs est en fait assuré par un circuit
fermé étanche d'une solution aqueuse renfermant des additifs
anticorrosion et de l'antigel . Le liquide de refroidissement se réchauffe à
l'intérieur même du bloc-moteur. Il est ensuite pompé à la partie
supérieure d'un échangeur eau-air composé de tubes d'eau verticaux,
ailetés côté air, appelé radiateur, et - après refroidissement - retourne au
moteur. Son débit est contrôlé par un thermostat à action directe, situé à
la sortie du bloc-moteur, qui ferme le circuit, à froid, pour accélérer la
mise en température du liquide, au démarrage, jusqu'à sa température
optimale voisine de 100 o C, et qui s'ouvre ensuite pour maintenir
constante cette température. La circulation d'air dans le radiateur est
assurée, sur route, par le seul déplacement de l'automobile et, à basse
vitesse ainsi qu'à l'arrêt, par un ventilateur qui se met en marche, sous la
commande d'un thermostat électrique, lorsque la température du fluide
refroidi devient trop élevée. Une dérivation sur le circuit d'eau chaude
alimente un radiateur secondaire, affecté au chauffage de l'habitacle.

Tous ces moteurs sont à démarrage électrique, grâce à un démarreur
alimenté par une batterie, qui dessert tous les autres équipements
électriques de bord et qui est, elle-même, rechargée par un alternateur
entraîné par le moteur (par l'intermédiaire d'un redresseur).

Le régime de ces moteurs est commandé par une pédale, l'accélérateur,
qui agit sur un volet placé dans la tubulure d'admission du mélange
air-essence (moteurs à carburateur) ou dans la tubulure d'admission
d'air des moteurs à injection (à essence ou Diesel) et qui, dans ce
dernier cas, contrôle également le débit de la pompe d'injection.

Les gaz d'échappement

libérés sous pression résiduelle non négligeable au moment de
l'ouverture des soupapes d'échappement, traversent éventuellement la
turbine d'un turbocompresseur, et vont se détendre ou achever leur
détente dans un pot d'échappement , capacité cloisonnée servant
d'amortisseur sonore, avant d'être rejetés à l'arrière du véhicule. Ils
contiennent divers produits polluants : oxyde de carbone , oxydes d'azote
imbrûlés, produits de dégradations des antidétonnants
organométalliques (plomb tétraéthyle), etc., qui induisent des nuisances
sévères en zone urbaine. L'abandon progressif des additifs
organométalliques permet de généraliser les pots catalytiques, qui
complètent la combustion des imbrûlés et de l'oxyde de carbone, et
détruisent en partie les oxydes d'azote.

Autres types de moteur

En concurrence avec le moteur alternatif, le moteur rotatif Wankel a
remporté un vrai succès d'estime en raison de son extrême ingéniosité.
Mais il s'est révélé définitivement handicapé par l'impossibilité de
maîtriser correctement les problèmes d'étanchéité entre son rotor
tournant et son stator. Il a, de ce fait, aujourd'hui disparu des applications
commerciales. L'avenir de la turbine à gaz, quant à lui, dépend
essentiellement de l'aptitude des constructeurs à mettre au point un
échangeur de chaleur très efficace, mais très compact, entre les gaz
d'échappement très chauds (à la pression atmosphérique) et l'air
d'alimentation de la chambre de combustion (à environ 12 bars). Ils n'y
sont pas encore parvenus, mais certains bureaux d'études y travaillent
très activement. En cas de succès, la transmission aux roues se fera
vraisemblablement par l'intermédiaire d'une génératrice électrique de
courant continu particulière, tournant à la vitesse de la turbine, et
alimentant un moteur individuel par roue.

Les voitures électriques à accumulateur constituent un domaine qui n'a
jamais été abandonné depuis les débuts de l'automobile. Malgré
l'extrême lourdeur des accumulateurs, le Belge Camille Jonatzy
construisit en effet, en 1899, un engin capable de monter à plus de 100
km/h et de rouler quelques minutes, mais aucune réalisation ne suivit.
De décennie en décennie, quelques nouveaux prototypes furent
expérimentés. Mais un regain d'intérêt se manifeste de nos jours, en
grande partie suscité par la nécessité de réduire la pollution
atmosphérique dans les grandes villes. L'amélioration, bien qu'encore
modeste, des accumulateurs a permis de construire des voitures,
affectées à des services municipaux ou à des services publics, qui
n'exigent qu'une utilisation strictement urbaine, et n'imposent pas de
longs parcours interurbains. Les perspectives actuelles d'évolution des
accumulateurs sont, par ailleurs, assez prometteuses.

D'intéressants projets de véhicules électriques urbains banalisés
s'initient, véhicules que l'on pourrait " emprunter " grâce à une carte
d'abonnement, dans de nombreuses stations où ces véhicules se
rechargeraient automatiquement par induction, sans établissement
d'aucune connexion électrique matérielle, dès l'instant où ils y auraient
été déposés.

Il existe enfin, au Japon, un projet futuriste d'un véhicule électrique " dual "
combinant, en ville, une alimentation de ses moteurs par accumulateurs
et, sur route, une alimentation de ces mêmes moteurs par une
génératrice entraînée par une turbine à gaz. Sur route, cette génératrice
rechargerait également les accus pour permettre une utilisation urbaine
momentanée du véhicule. En usage urbain prolongé, les techniques de
recharge classiques resteraient appliquées.

La transmission

La transmission de la puissance du moteur aux roues se fait,
classiquement, par l'intermédiaire :

   - d'un embrayage à friction, normalement en prise sous
     l'action de ressorts, mais que l'on peut libérer par l'action sur
     une pédale, dite d'embrayage , qui est la plus à gauche des
     trois pédales habituelles (accélérateur, freins, embrayage) ;

   - d'une boîte de vitesses mécanique à plusieurs rapports
     avant et un rapport arrière, qui permet de maintenir le moteur
     dans une plage de vitesse de rotation qui lui convient (dans
     laquelle, en particulier, la valeur de son couple est
     suffisante), quelle que soit la vitesse du véhicule ;

    - d'un arbre de transmission éventuel si le moteur est à l'avant
     et les roues motrices à l'arrière ;

    - d'un pont comportant un renvoi d'angle entre l'axe de l'arbre
     de transmission et celui des roues, pont qui comporte un
     différentiel incorporé, permettant aux deux roues motrices de
     ne pas tourner à la même vitesse, si la voiture est engagée
     dans un virage. Lorsque le moteur est à la hauteur des roues
     motrices (tout à l'avant ou tout à l'arrière), le renvoi d'angle et
     le différentiel sont généralement incorporés dans le carter de
     la boîte de vitesses. Les véhicules à quatre roues motrices
     possèdent toujours un arbre de transmission, deux
     différentiels de pont et un différentiel d'arbre.

Les boîtes de vitesses mécaniques comportent un arbre d'entrée et un
arbre de sortie coaxiaux et un arbre intermédiaire décalé, entraîné en
permanence par l'arbre d'entrée (par l'intermédiaire d'un couple
d'engrenages). Cet arbre intermédiaire porte autant d'engrenages qu'il y
a de rapports (généralement quatre ou cinq rapports avant et un rapport
arrière), moins un. Chacun de ces engrenages entraîne un engrenage
homologue monté fou sur l'arbre de sortie (ils tournent librement sur lui,
sans l'entraîner). Un engrenage intermédiaire est inséré, pour le rapport
arrière, entre l'engrenage de l'arbre intermédiaire et celui de l'arbre de
sortie. L'arbre de sortie porte également des baladeurs qui tournent avec
lui tout en pouvant coulisser axialement grâce à des cannelures.
L'enclenchement d'un rapport se produit, après avoir débrayé pour
désolidariser du moteur l'arbre d'entrée et l'arbre intermédiaire, en
faisant coulisser l'un de ces baladeurs. Dans un premier temps, il vient
frotter sur le flanc d'un engrenage fou. Il en résulte une synchronisation,
avec l'arbre de sortie, de cet engrenage, et, par son intermédiaire, de
l'arbre intermédiaire et de l'arbre d'entrée. Dans un deuxième temps, le
baladeur se crabote définitivement sur l'engrenage synchronisé. Il est
alors possible de relâcher la pédale d'embrayage et de rétablir la
continuité moteur-roues sur le rapport choisi. On économise un train
d'engrenage en prévoyant un baladeur particulier qui synchronise puis
crabote directement l'arbre d'entrée sur l'arbre de sortie (prise directe).
Les baladeurs sont à simple ou à double effet : dans ce dernier cas, ils
synchronisent un rapport en coulissant dans un sens, et un autre rapport
en coulissant dans l'autre sens. Les baladeurs sont commandés par
des fourchettes, engagées dans une gorge à leur périphérie, fourchettes
solidaires de coulisseaux glissant sur des tiges lisses fixes. Au point
mort de la boîte, tous les baladeurs sont en position neutre et tous les
coulisseaux (3 ou 4 généralement) sont à côté les uns des autres,
alignés sur une droite perpendiculaire aux arbres. Le levier de
changement de vitesse, articulé sur une rotule, peut se déplacer
latéralement et engager son extrémité inférieure dans des rainures
usinées à la partie supérieure de chaque coulisseau. Lorsqu'un
coulisseau a ainsi été sélectionné, il suffit de pousser le levier en avant
ou de le tirer en arrière, pour faire reculer ou avancer le coulisseau
correspondant, sa fourchette, le baladeur, et enclencher ainsi un rapport.
Un tel dispositif interdit de sélectionner un autre baladeur, avant d'avoir
ramené le précédent au point mort.

Les boîtes de vitesses mécaniques sont de plus en plus concurrencées
par les boîtes de vitesses automatiques, qu'elles ont même totalement
supplantées aux États-Unis. Les boîtes automatiques sont, le plus
souvent, des boîtes classiques à trois vitesses, automatiquement
télécommandées, en fonction de la vitesse du moteur et de la puissance
qui lui est demandée. L'embrayage mécanique et sa pédale sont
supprimés et remplacés par un coupleur hydraulique. Un sélecteur
manuel de commande comporte deux positions principales : marche
arrière et conduite normale. En conduite normale, lorsque la voiture est
arrêtée et que le moteur tourne au ralenti, le coupleur ne transmet aucun
couple appréciable. Il suffit d'accélérer progressivement le moteur pour
démarrer la voiture et l'accélérer, jusqu'à ce que la commande
automatique passe la vitesse suivante, etc. Pour assurer une forte
accélération, par exemple pour dépasser un camion, il faut écraser la
pédale d'accélérateur, ce qui provoque une rétrogradation immédiate à la
vitesse inférieure. Le sélecteur possède également une position de
blocage en stationnement (il suffit, par exemple, d'enclencher
simultanément deux rapports différents, ce qui est impossible dans une
boîte mécanique), et une ou deux positions de verrouillage sur le premier
et le deuxième rapport, positions utilisées uniquement à basse vitesse,
dans des passages particulièrement difficiles.

Les différentiels attaquent les deux demi-arbres entraînant
respectivement les roues motrices droite et gauche, par l'intermédiaire
de deux engrenages coniques, ou planétaires, montés à leurs
extrémités. Ces deux planétaires sont placés à l'intérieur d'une cage
rotative solidaire du mouvement à transmettre, provenant du moteur.
Cette cage porte plusieurs engrenages coniques, ou satellites, en prise
avec les planétaires (leurs axes sont perpendiculaires). Lorsque la cage
tourne et que la voiture est engagée en ligne droite, l'ensemble constitué
par la cage, les satellites et les planétaires se comporte comme un
ensemble monobloc : les satellites suivent le mouvement de la cage
mais ne tournent pas sur eux-mêmes, les deux planétaires tournent à la
même vitesse. Si la voiture s'engage dans un virage, les trajectoires
suivies par les deux roues motrices sont différentes et leur adhérence
sur le sol les oblige à tourner à des vitesses également différentes. Les
satellites tournent alors sur eux-mêmes. Le mouvement de la cage est
toujours transmis aux planétaires, mais la rotation des satellites permet
d'adapter le dispositif aux vitesses de rotation différentes des roues, dont
la moyenne arithmétique reste alors égale à celle de la cage.

L'inconvénient principal d'un tel dispositif est que la perte d'adhérence
d'une roue (patinage ) entraîne l'immobilisation du véhicule. La roue qui
patine accélère, en effet, jusqu'au double de la vitesse de la cage, et la
roue qui ne patine pas s'arrête. Cela explique l'apparition, surtout chez
des véhicules destinés à des conditions d'utilisations difficiles, de
différentiels plus complexes qui, en cas de début d'accélération
intempestif d'une roue, sont autobloquants.

Voir aussi : http://www.webencyclo.fr/
 
 

"Technique" : http://www.motorlegend.com/wacs/vrac/edefault.htm