Qu’est-ce qu’une transmission ?
Une transmission est un dispositif utilisé dans les véhicules et les machines, comme les voitures et les vélos, pour réguler le nombre de tours ou le couple (force de rotation).
Un réducteur de vitesse est un dispositif similaire, mais alors qu’un réducteur de vitesse a un rapport de réduction fixe, une transmission peut modifier le rapport de vitesse. Les rapports de transmission variables peuvent être adaptés à différentes conditions de fonctionnement.
En changeant la combinaison d’engrenages avec différents nombres de dents, la vitesse et le couple d’entrée du moteur ou d’une autre source d’énergie sont convertis en vitesse et en couple requis pour la sortie.
Utilisations des transmissions
Les transmissions sont utilisées dans une grande variété de machines et de véhicules.
1. Véhicules
Dans les véhicules en mouvement tels que les voitures, les motos et les trains, le rapport de réduction peut être augmenté pour entraîner les pneus avec un couple plus important que le couple du côté de l’entrée, tel que le moteur, lors d’un démarrage à l’arrêt ou d’une montée, lorsqu’une grande puissance est requise. Si des vitesses plus élevées que des couples importants sont nécessaires, le rapport de réduction peut être réduit et la vitesse de sortie peut être supérieure à la vitesse d’entrée.
2. Machines
Dans les machines-outils, lors de la coupe, la vitesse périphérique doit être maintenue dans une certaine plage. Les transmissions sont donc utilisées pour faire varier la vitesse en fonction de la matière à usiner et du diamètre de l’outil.
Principe des transmissions
Les transmissions utilisent des mécanismes tels que des engrenages et des poulies pour contrôler le couple et la vitesse. Ces mécanismes permettent de modifier le rapport de transmission lors du transfert de la puissance de rotation de l’arbre d’entrée à l’arbre de sortie.
1. Transmissions par engrenages
Les engrenages sont des engrenages en forme de disque, qui peuvent être combinés avec des engrenages de différentes tailles pour obtenir l’effet de changement de vitesse. La taille d’un engrenage est exprimée en termes de rayon et de nombre de dents.
Prenons l’exemple d’un engrenage relié à l’arbre d’entrée (pignon) qui s’engrène avec un engrenage relié à l’arbre de sortie (couronne). La rotation du pignon sur l’arbre d’entrée est transmise à la couronne, qui fournit à son tour la force de rotation de l’arbre de sortie. Si le nombre de dents du pignon est inférieur au nombre de dents de la couronne, la vitesse de rotation de l’arbre de sortie sera inférieure à celle de l’arbre d’entrée et le couple augmentera. Inversement, si le nombre de dents du pignon est supérieur au nombre de dents de la couronne, la vitesse de rotation de l’arbre de sortie est plus rapide que la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée et le couple est plus faible. De cette manière, la vitesse et le couple peuvent varier en fonction de la combinaison d’engrenages.
2. Transmissions à poulies
Une courroie en caoutchouc relie deux poulies et l’effet de changement de vitesse est obtenu en modifiant le rapport des diamètres des poulies d’entrée et de sortie. Les poulies sont des roues en forme de disque et la courroie est enroulée autour des poulies. En modifiant le rapport entre le diamètre des petites poulies reliées à l’arbre d’entrée et le diamètre des grandes poulies reliées à l’arbre de sortie, la vitesse de rotation et le couple de l’arbre de sortie peuvent être ajustés.
Les bicyclettes et les motos changent de vitesse en modifiant le rapport de transmission entre l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie par l’intermédiaire d’une chaîne, plutôt qu’en engageant directement les engrenages. Les transmissions fonctionnent donc à l’aide de mécanismes tels que des engrenages et des poulies.
Types de transmissions
Les transmissions peuvent être globalement divisées en deux catégories : les transmissions à étages et les transmissions à variation continue. Dans une transmission à étages, la vitesse est modifiée en changeant la combinaison d’engrenages et d’autres composants, de sorte que le rapport de réduction est une valeur progressive.
Les transmissions à variation continue permettent de modifier le rapport de réduction sans aucune étape, afin d’obtenir la combinaison optimale de couple et de vitesse. Cela permet une accélération en douceur et un meilleur rendement énergétique.
Il existe trois principaux types de transmissions pour les applications automobiles : les transmissions manuelles (MT), les transmissions automatiques (AT) et les transmissions à variation continue (CVT), qui sont des transmissions à variation continue.
1. Transmission manuelle (MT)
Ce type de transmission contrôle la vitesse et le couple du véhicule par le conducteur qui change manuellement les vitesses. Pour changer de vitesse, il faut interrompre temporairement l’alimentation du moteur ; un dispositif appelé embrayage est donc utilisé pour interrompre l’alimentation et sélectionner la vitesse appropriée, puis l’embrayage est remis en place pour reprendre l’alimentation du moteur. Le conducteur peut sélectionner le rapport à sa guise, ce qui lui permet de mieux contrôler les performances du véhicule.
2. Transmission automatique (AT)
Il s’agit de transmissions qui ne nécessitent pas que le conducteur change de vitesse manuellement. En fonction de la vitesse et de la charge du véhicule, le rapport optimal est automatiquement sélectionné par une commande électronique. Un dispositif appelé convertisseur de couple, qui utilise l’hydraulique pour jouer le rôle de l’embrayage dans une transmission manuelle, assure des changements de vitesse en douceur.
3. Transmissions à variation continue (CVT)
Il existe des CVT à courroie et des CVT toroïdales. Les CVT à courroie sont souvent utilisées dans les deux-roues de type scooter et les voitures particulières et changent de vitesse en modifiant continuellement le diamètre de contact des poulies qui entraînent la courroie.
La CVT toroïdale est une transmission qui combine des rouleaux de forme spéciale ; la puissance est transmise par friction entre les rouleaux, et la vitesse est modifiée en faisant varier le diamètre de contact entre les rouleaux.