L'embrayage et la boîte de vitesses : exercices de Bac pro

Le moteur transmet son mouvement à l'arbre d'entrée de la boîte par l'intermédiaire de l'embrayage : c'est l'arbre primaire.

L'arbre de sortie de boîte est l'arbre secondaire.

L'arbre secondaire porte les pignons fous, les systèmes de crabotage et les synchroniseurs ; l'arbre primaire porte les pignons de vitesses.

Les baladeurs sont actionnés par des fourchettes de commande, elles-mêmes liées au levier de vitesses ; ils coulissent sur les cannelures de l'arbre.

Identifie la roue menante : 15 dents. Identifie la roue menée : 45 dents.

Écris la relation : $k = \dfrac{Z_{\text{menée}}}{Z_{\text{menante}}}$.

Remplace : $k = \dfrac{45}{15}$.

Calcule : $k = 3$.

Interprète : $k > 1$, donc le régime de l'arbre secondaire est trois fois plus petit que celui de l'arbre primaire.

Comme l'embrayage est complètement embrayé, le régime de l'arbre primaire est égal à celui du moteur : $N_e = 3\,000$ tr/min.

Écris la relation : $N_s = \dfrac{N_e}{k}$.

Remplace : $N_s = \dfrac{3\,000}{3}$.

Calcule : $N_s = 1\,000$ tr/min.

Donnée : $C_e = 120$ N·m et $k = 3$.

Écris la relation : $C_s = k \times C_e$.

Remplace : $C_s = 3 \times 120$.

Calcule : $C_s = 360$ N·m.

Explication : la puissance transmise reste à peu près la même (aux pertes près) ; si la vitesse de rotation est divisée par 3, le couple est multiplié par 3.

La première demi-boîte regroupe les rapports impairs 1, 3, 5 et la marche arrière ; la seconde regroupe les rapports pairs 2, 4, 6.

En deuxième, la voiture roule grâce à la demi-boîte paire. Le rapport suivant, la troisième, est impair : il est préparé dans l'autre demi-boîte, dont l'embrayage est ouvert.

Au changement de rapport, un embrayage s'ouvre pendant que l'autre se ferme, quasiment au même instant.

Le couple n'est donc jamais coupé : il n'y a pas d'arrêt de traction, et les à-coups sont réduits ou absents.

Les deux étages se suivent : $k_{\text{global}} = k_{\text{boîte}} \times k_{\text{pont}}$.

Remplace : $k_{\text{global}} = 3{,}6 \times 4{,}2 = 15{,}12$.

Le régime des roues vaut $N_r = \dfrac{N_m}{k_{\text{global}}}$.

Remplace : $N_r = \dfrac{3\,024}{15{,}12}$.

Calcule : $N_r = 200$ tr/min.

Opération E en premier : identifier les éléments de la transmission (embrayage, boîte, arbres) sur le véhicule pour savoir ce qu'il faut déposer.

Opération B : déposer la boîte du véhicule.

Opération A : démonter la boîte et remplacer les joints d'étanchéité.

Opération C : remonter la boîte, puis la reposer sur le véhicule.

Opération D en dernier : rétablir le niveau d'huile, puis contrôler l'absence de fuite.

L'embrayage d'une boîte automatique est généralement automatique : le conducteur n'a pas à le piloter, donc la pédale est inutile.

La boîte détermine seule le rapport à partir d'informations comme le couple et le régime du moteur, la position de la pédale d'accélérateur, la vitesse du véhicule ou le couple résistant.

Dans une boîte à trains épicycloïdaux en cascade, on rend solidaires certaines parties des trains au moyen d'embrayages ou de freins : chaque combinaison donne un rapport différent.

Une pompe hydraulique haute pression, intégrée et entraînée par le moteur, fournit l'énergie aux actionneurs hydrauliques des embrayages et des freins.

Les synchroniseurs, placés sur des baladeurs qui coulissent sur des cannelures, servent à l'engagement des rapports ; leur usure rend le passage bruyant.

Le double débrayage peut servir de manœuvre de secours si certains synchroniseurs sont endommagés ou inopérants.

Avant de démonter : contrôler le niveau d'huile de boîte et son aspect.

Contrôler la commande d'embrayage et de passage de vitesse (réglage, jeu, usure) et la remplacer ou la régler si besoin.

Si le défaut persiste : déposer la boîte, la démonter, identifier les rapports concernés et remplacer les pièces défectueuses.