Transmission avec Modification de Vitesse
Boîte de Vitesses – Sciences d’Ingénieur 2ème BAC STE
Introduction
La boîte de vitesses est un dispositif mécanique permettant de modifier la vitesse et le couple transmis entre le moteur et les roues. Elle permet d’adapter le fonctionnement du moteur aux différentes conditions de conduite.
Schéma d’une boîte de vitesses (Source: ResearchGate)
1. Rôle de la boîte de vitesses
- Adapter la vitesse du moteur à la vitesse souhaitée des roues.
- Augmenter le couple pour le démarrage ou les pentes.
- Permettre la marche arrière.
- Optimiser le rendement du moteur.
2. Principe de fonctionnement
La boîte de vitesses fonctionne selon le principe de sélection de paires d’engrenages ayant différents rapports de transmission :
Chaque paire d’engrenages modifie la vitesse de rotation transmise à la sortie :
$$ r = \frac{Z_{menante}}{Z_{menée}} $$
Un grand rapport (>1) réduit la vitesse et augmente le couple (rapports courts), tandis qu’un rapport <1 permet une vitesse de sortie plus grande (rapports longs).
3. Types de boîtes de vitesses
- Manuelle : L’utilisateur change manuellement les vitesses à l’aide d’un levier.
- Automatique : Le changement de rapports se fait automatiquement.
- Robotisée : Boîte manuelle commandée électroniquement.
- CVT (à variation continue) : Pas de rapports fixes, variation fluide et continue.
4. Schéma cinématique
Le schéma ci-dessous illustre une boîte de vitesses à 3 rapports avant et 1 marche arrière :
5. Rendement et lubrification
- Rendement : Généralement compris entre 90% et 98%.
- Lubrification : Essentielle pour limiter l’usure et évacuer la chaleur.
Fiche synthèse
| Concept | Formule |
|---|---|
| Rapport de transmission | $$ r = \frac{Z_{menante}}{Z_{menée}} $$ |
| Couple de sortie | $$ C_s = C_e \times r $$ |
| Vitesse de sortie | $$ N_s = N_e / r $$ |
