Boîte de vitesses

Une boîte de vitesses est un élément mécanique proposant plusieurs rapports de transmission entre un arbre moteur et un arbre de sortie. Son cas d'utilisation le plus fréquent est la transmission du couple d'un moteur thermique aux roues motrices d'un véhicule. Elle est aussi utilisée dans de multiples autres contextes tel que les machine-outils, machines agricoles...

La boîte de vitesses est l’élément qui adapte le couple moteur disponible, souvent constant ou peu négociable, au couple souvent très variable et nécessaire au fonctionnement d'un dispositif mécanique : mise en mouvement, entretien du mouvement, transformation de puissance. Pour un véhicule, il s'agit de la résistance inertielle au démarrage ou celle à l'avancement variant suivant les conditions de roulage (plat, montées, descentes, virages...).

Nécessité d'une boîte de vitesses

Machines outils à moteur électrique

Usine pendant la révolution industrielle. On distingue dans le coin inférieur gauche un arbre muni d'une poulie étagée constituant une boîtes de vitesses à 4 rapports).

De nombreuses machines industrielles utilisent des moteurs électriques synchrones dont la fréquence de rotation est liée à celle du courant du secteur. De ce fait la fréquence de rotation utile n'est obtenue qu'à travers une transmission mécanique. Si l'usage de la machine doit proposer plusieurs vitesses de fonctionnement, comme sur un tour par exemple, alors la sélection ne peut se faire que grâce à une boîte de vitesses.

C'est sans doute cette application, qui date de la révolution industrielle, qui a donne cette dénomination au dispositif. Elle est liée aux premières machines industrielles qui recevaient l'énergie motrice d'un arbre moteur commun, animé par un moulin à eau ou une machine à vapeur tournant à vitesse constante. Des systèmes de pignons, ou de poulies, permettaient le choix d'une vitesse de fonctionnement. L'arbre moteur tournait à vitesse quasi constante tant que la puissance demandée restait inférieure à celle disponible.

Véhicules à moteur thermique

L'automobile est aujourd'hui en quasi exclusivité mue par un moteur thermique. Ces moteurs ont des caractéristiques de fonctionnement (couple maximal et puissance) qui n'autorise pas une transmission directe satisfaisante avec les roues des véhicules terrestres :

• Leur rendement varie beaucoup avec le régime (en particulier aux très basses vitesses), et leur démarrage est délicat.
• Ils ne tournent que dans un seul sens.

• La possibilité d'inverser le sens de rotation au niveau des roues pour assurer la marche en arrière.
• L'augmentation du couple disponible sur la roue (l'essieu moteur), le réducteur à engrenages étant la solution la plus commune.

Deplus, les conditions d'usage : arrêt court, limitation de vitesse, ralentissement, relief, imposent des allures de fonctionnement différentes. Un véhicule doit donc disposer d'un organe de transmission de puissance proposant : Un rapport nul (appelé point mort).Un rapport de marche arrière.Une ou plusieurs gammes de rapports étagés pour la marche avant. Il s'agit donc d'un ensemble de réducteurs disposés dans un même boîtier. Ceci explique en partie pourquoi la dénomination « boîte de vitesse .

pour les machines à moteur thermique, son rôle est bien d'adapter le couple. La dénomination anglo-saxonne est donc plus juste : gearbox (littéralement : boîte à engrenage), cependant, toutes les boîtes de vitesses ne sont pas construites sur le principe de transmission par engrenages.

Alternatives à la boîte de vitesses

La technologie renaiss

ante des véhicules électriques annonce l'abandon de cet organe de transmission. En effet les moteurs électriques sont de plus en plus performants (couple important et compacité inégalée, rendement sans égal). Ils peuvent dorénavant être directement implantés dans la roue, ce qui élimine tous les éléments de transmission (différentiel, cardans...). La transmission hydrostatique depuis longtemps adoptée sur les véhicules de chantier et agricoles permet une variation continue de vitesse avec une distribution naturelle des couples à l'ensemble des roues avec des rendements exceptionnels. Par contre cette technologie est plus encombrante (réservoir et refroidissement d'huile), mais aussi particulièrement simple et fiable à mettre en œuvre. Elle n'a fait l'objet d'essais que sur des véhicules de petite taille et n'est utilisée que sur des engins à déplacement lent.

Classification des boîtes de vitesses

Pour les véhicule

s à moteur thermique, on pourra distinguer les boîtes suivant trois fonctions techniques indépendantes : La technologie des réducteurs : par engrenages classiques, train épicycloïdal, courroie...Le système de commande : manuelle, semi-automatique, automatique, séquentielle...La synchronisation : autorisant le changement de rapport en marche ou à l'arrêt seulement.Enfin l'orientation qui n'a d'influence que sur la géométrie des liaisons avec l'arbre moteur et le différentiel. L'architecture est différente suivant que le moteur est implanté transversalement (axe de rotation du vilebrequin parallèle à l'axe de rotation des roues) ou longitudinalement (axes orthogonaux) et, que le couple est transmis aux roues avant, arrière, ou aux quatre roues. À chaque combinaison correspond un modèle de boîte de vitesses différent.

Boîte manuelle à engrenages parallèles

Description

La boîte manuelle dite « à pignons toujours en prise » « à prise constante » est la plus utilisée de nos jours; elle se distingue sur ce point des boîtes de machines outils qui disposent d'engrenages désaccouplés.

Ce type de boîte est constitué généralement de deux arbres portant des pignons :

• L’arbre d’entrée (ou primaire) lié à l’arbre moteur via l'embrayage, porte les pignons primaires fixes. Il y a autant de pignons que de rapports de boîte.
• L’arbre de sortie (ou secondaire) portant des pignons fous (engrenant respectivement avec un pignon de l'arbre d'entrée), les systèmes de crabotage et les synchroniseurs.
• Le troisième arbre n'intervient que pour la marche arrière. Il contient un pignon pouvant coulisser et s'intercaler entre un pignon de l'arbre d'entrée et un autre de l'arbre de sortie ; ainsi, on dispose d'un engrenage de plus entre les deux arbres (soit deux inversions de sens de rotation au lieu d'une), d'où la marche inversée. C'est le seul cas où l'engrenage n'est pas toujours en prise.
• L'arbre de sortie est lié au couple conique du différentiel, intégré au
carter de la boîte (pour les véhicules à traction avant) ou reporté sur le pont arrière (pour les véhicules à propulsion).Le changement de rapport se fait par manipulation de coulisseaux actionnant crabots et synchroniseurs grâce aux fourchettes
• de commandes liées temporairement au levier de vitesses.

Rapport de 1ère: la sélection valide l'engrenage disposant du plus petit pignon moteur.




















Rapport de 2ème: la même fourchette valide le rapport suivant





















Rapport de 4ème: une deuxième fourchette commande deux nouveaux rapports.

Marche inversée: un pignon est intercalé.

Fonctionnement

Sélection d'un rapport

Le principe de ce type de boîte repose sur le choix de plusieurs couples de pignons (appelés engrenages) offrant des rapports de transmission différents. Chaque engrenage est constitué d’un pignon d'entrée qui est fixe en translation et en rotation sur l’arbre primaire, et d’un autre pignon de sortie en liaison pivot avec l’arbre secondaire. Un rapport est enclenché lorsqu'un des pignons de sortie devient solidaire de l'arbre secondaire. Pendant ce temps les autres pignons tournent librement. On dit qu'ils sont fous.

Après débrayage, pour rendre un pignon fou solidaire de son arbre, il faut dans un premier temps le synchroniser avec son arbre, c'est-à-dire annuler la vitesse de rotation relative, puis le bloquer en rotation. La manœuvre est assurée par un synchroniseur (synchro) et un crabot montés sur des cannelures, donc en liaison glissière avec l’arbre, et commandés en translation par l’une des fourchettes. L'accouplement entre le crabot et le pignon correspondant s'effectue au moyen de dents, qui peuvent être frontales (créneaux) ou périphériques (cannelures). Les formes complémentaires des deux éléments assurent une transmission de la puissance par obstacle. Ce sont ces dents-là qui grognent lorsqu'on manque la manœuvre, et pas les dents d'engrenage.

Le maintien du rapport enclenché se fait à l’aide d’un système de verrouillage des crabots sur l'arbre de sortie, mais aussi des coulisseaux de fourchette (entraînés par le levier de vitesses) sur le carter de boîte.

Engrenages

Dans ce type de boîte, on adopte généralement des engrenages à denture hélicoïdale. Ils sont plus silencieux car les dents en prise sont plus nombreuses (rapport de conduite amélioré) ; elles subissent donc chacune moins de charge que les pignons à dentures droites. Malheureusement, elles provoquent une poussée axiale, ce qui impose l'utilisation de roulements adaptés et un renforcement des paliers. La marche arrière est obtenue avec des pignons à denture droite, ce qui explique le bruit si caractéristique. Ce même bruit est identifiable sur les voitures anciennes. Ce choix est imposé par le principe même de la marche arrière puisqu'un pignon est déplacé axialement pour relier les deux arbres (un engrenage supplémentaire pour l'inversion).

Prise directe

Sur certaines boîtes, lorsque les deux arbres sont en ligne, il est possible de les accoupler directement : pour la prise directe, l'un des manchons rend le pignon de sortie de l'arbre d’entrée solidaire à l'arbre secondaire. Les pignons fous ont donc 2 dentures différentes : l'une, périphérique, qui sert à transmettre le mouvement de l'arbre primaire au secondaire et l'autre, droite ou périphérique, pour le passage des vitesses. Ainsi, la denture périphérique des pignons n’est pas abîmée lors du passage des vitesses car les chocs lors de l’engrènement sont supportés par l’ensemble de la denture du synchro. Pour la marche arrière, l’axe tertiaire est déplacé par une fourchette et le pignon qu’il porte vient se placer entre les deux pignons du couple correspondant pour inverser le sens de rotation.

Historique : La prise directe, ou « prise » était traditionnellement le 4è et dernier rapport avant, ainsi nommé car il correspondait à un rapport de réduction de 1/1.

Boîte robotisée

Ce sont des boîtes manuelles standards auxquelles on a greffé un système automatisé, électrotechnique /qui pilote les sélecteurs et l'embrayage/ souvent associé à l'hydraulique, qui soit se comportent :

• En mode automatique : comme une boîte automatique changeant les rapports au moment le plus opportun ;
• Soit en mode semi-automatique, assistant le conducteur en lui laissant le soin de demander, (à l'aide de boutons, palettes, ou d'un levier), le passage des rapports, mais qui n'agit que quand les conditi

ons ad hoc sont réunies. On trouve ce système chez différents constructeurs, sous l'appellation Sensodrive chez Citroën, Quickshift chez Renault, Selespeed chez Alfa Romeo, F1 chez Ferrari, etc.

Boîte séquentielle

Description

C'est une version dérivée de la boîte de vitesses manuelle, qui reprend le même principe mécanique de pignons et de crabots, mais avec une configuration qui implique que, le conducteur ne peut pas choisir un rapport au hasard, mais uniquement le rapport immédiatement supérieur ou inférieur à celui en service, ce qui constitue une séquence dans le passage des vitesses. C'est le cas des boîtes de motocyclettes ainsi que de nombreuses automobiles de courses. On parlera plutôt de commande séquentielle, laquelle peut être associée à une boîte mécanique (de moto), à une boîte mécanique robotisée, ou à une boîte automatique. Ces deux dernières peuvent également être associées à une commande automatique.

Fonctionnement

Sauf obligation : réglementation de course automobile ou coût de fabrication, dorénavant le passage des vitesses ne se fait plus mécaniquement par la manœuvre du conducteur d'un levier et d'une pédale de débrayage, mais au moyen d'un automatisme mécanique ou électro-hydrauliqueélectronique de l’injection et du papillonaccélérateur n'a plus d'influence pendant la durée du changement de rapport. qui assure seul le passage des vitesses. Le pilotage motorisé permet de mettre le moteur et les pignons à la vitesse de rotation voulue pendant le passage des vitesses, si bien que la position de l'

Boîte à crabots

Description

En haut : le barillet de sélection avec ses cames, provoque en tournant un déplacement latéral des fourchettes, qui poussent les crabots, ceux-ci se solidarisent avec un des pignons situé sur l'arbre à côté. En bas : un des arbres de la boîte, avec ses pignons et ses crabots.

Utilisé en compétition (rallye notamment) et sur les motos, cette boîte possède l'avantage de pouvoir se passer d'embrayage et d'avoir un meilleur rendement, au prix d'une usure qui peut être rapide et d'un claquement lors des passages de vitesse.

Fonctionnement

Une boîte manuelle, synchronisée, possède des pignons et bagues (synchros) qui permettent d'accorder la vitesse de rotation de l' arbre primaire avec celle de l'arbre secondaire, avant d'engager les pignons. Il s'agit le plus souvent de bagues coniques complémentaires qui vont se coincer avant l'engagement des crabots définitifs.

Une boîte dite à crabots ne possède pas ces synchroniseurs, la vitesse passe d'un coup et, parfois violemment, si les arbres n'ont pas des vitesses de rotation proches. Le changement de rapport demande alors la pratique du double débrayage. Ces boîtes ont souvent des engrenages à dentures droites qui supportent mieux les à-coups, mais qui font nettement plus de bruit, par contre elles ont un meilleur rendement, car la poussée latérale des pignons à denture hélicoïdale est absente.

Boîte automatique

Description

La transmission automatique est un système capable de déterminer de façon autonome le meilleur rapport d'informations extérieures au système telles que le couple et la vitesse moteur, l'enfoncement de la pédale de l'accélérateur, la vitesse du véhicule, le mode de fonctionnement de la boite (D, S, manuel), le couple résistant du véhicule (montée, descente) et d'autres fonctions plus complexes qui dépendent du niveau technologique de la boite de vitesses automatique. À l'identique d'une boîte de vitesses robotisée, c'est un système électro-hydraulique piloté par un calculateur électronique qui gère les passages de vitesses. Par contre le transfert de puissance est continu dans une boîte de vitesses automatique, ce qui n'est pas le cas pour les autres types de boîte.

Plusieurs approches pour la commande de la boite de vitesses sont aujourd'hui sur le marché :

• Le sélecteur de commande « PRNDL » se caractérise par le fait que chaque position définit un mode de fonctionnement spécifique. On peut ainsi trouver par exemple les positions suivantes :
  • P : Frein de parking (Park) : la boîte est bloquée par l'enclenchement d'un verrou dans un élément tournant de l'étage de sortie.
  • R : Marche arrière (Reverse).
  • N : Point mort (Neutral).
  • D : Conduite normale avec la totalité des rapports (Drive).
  • 3 et/ou 2 : Conduite soit :
    • avec les seuls rapports de 1^re, 2^e ou 3^e, ce qui laisse le moteur prendre des tours.
    • avec le seul rapport de 2^e (même au démarrage) pour faciliter les départs sur neige ou verglas.
  • 1 ou L : Conduite en 1^re ou (Low), utilisée par exemple dans les fortes descentes.

• Le sélecteur « steptronic » se trouve en général sur les modèles plus récents. Il garde les positions P, R, N et D du « PRNDL » mais offre généralement une position sport. Cette position permet d'obtenir une sélection plus agressive des rapports lors d'une conduite sur route sinueuse par exemple. De plus, lorsque le sélecteur est en position D ou S, un mode manuel permettant au conducteur de choisir directement le rapport est disponible. En parallèle de ce système, chaque constructeur peut choisir d'ajouter des boutons ou leviers sur le volant pour sélectionner le rapport.

• Le point commun entre ces deux modes de fonctionnement est qu'il existe un lien mécanique entre le levier et la boite de vitesses. Plusieurs constructeurs offrent maintenant un système se rapprochant du système « steptronic » mais utilisant une commande électrique pour toutes les manœuvres. Le choix du mode se fait en fonction de la position actuelle de la boite et du sens dans lequel le conducteur bouge le levier. Par exemple, si le conducteur est en position « Drive » et qu'il pousse d'un cran le sélecteur, la boite automatique commandera la position « Neutre » ; Par contre si le conducteur pousse le sélecteur de deux crans, la boite commandera la position « Reverse ». Pour passer en position « Park » il faut généralement appuyer sur un bouton. Ce type de commande est intéressante car le constructeur peut placer le levier où il veut dans l'habitacle du véhicule mais demande également un niveau de sécurisation plus élevé. En effet si l'électronique devait avoir un problème, le conducteur peut ne plus avoir les moyens de se mettre dans une position sûre (« Neutre »).

Fonctionnement

Écorché de boîte automatique Renault (Musée de la Villette, Paris)

Cependant, la gestion des changements de vitesse requiert des adaptations technologiques : En amont, l'embrayage est remplacé par un convertisseur de couple hydraulique. Son rôle est de transmettre le couple d'entraînement tout en autorisant des glissements (équivalent du patinage inévitable lors du passage de rapport), il sert aussi à séparer le moteur du reste de la chaîne comme un embrayage.La constitution la plus répandue est celle de trains épicycloïdaux en cascade. En solidarisant par le biais d'embrayages ou de freins, certaines parties de ces trains, on obtient des rapports différents. La sélection d'un rapport dépendant alors uniquement d'une combinaison d'ordre des pistons de commande. De ce fait, il n'y a aucun crabotage à piloter.Un étage, ou train épicycloïdal est constitué de différents composants, planétaires, satellites, porte satellites, qui tournent librement les uns par rapport aux autres (2 mobilités par étage).Une pompe hydraulique haute pression, intégrée dans la boîte, entraînée directement par le moteur, fournit l'énergie pour les actuateurs hydrauliques nécessaire aux embrayages et aux freins, elle lubrifie aussi sous pression les différents éléments.Le système de commande prend en considération l'intention du conducteur (état des pédales d'accélérateur et frein) le régime du moteur, la vitesse du véhicule, ainsi que le couple transmis. Le meilleur rapport est alors appliqué. Un distributeur (équivalent de la carte à trous) envoie alors la pression vers les éléments concernés. Les premières générations de boîtes automatiques sont pilotées par des systèmes mécaniques, électromécaniques (boîte Cotal) ou hydrauliques. Un câble reliant la boîte à l'accélérateur, asservit la boîte à la charge du moteur. La pression variable délivrée par la pompe donne une information proportionnelle au régime moteur. Ces paramètres permettent au système de contrôle de déclencher le passage des rapports en fonction des besoins.Les générations de boîtes actuelles sont pilotées par des calculateurs électroniques, lesquels, associés à de nombreux capteurs, permettent une gestion de plus en plus intelligente de la boîte. Note importante : le contrôle du niveau d'huile d'une boîte automatique se fait moteur tournant, la pompe à huile « remplissant » le convertisseur de couple. Ceci implique qu'une boîte automatique dispose d'une jauge. Boîte automatique à double embrayage [modifier] Son principe a été inventé par l'ingénieur français Adolphe Kégresse en 1935. Appelé « Autoserve », il l'installe dans une Citroën Traction Avant en 1939, mais sans suite industrielle. Son principe est qu'un premier embrayage enclenche les rapports pairs, alors que le second se charge des rapports impairs. Elle refait surface dans les années 80 sur les véhicules de compétition Porsche 956 et 962 C puis Audi Sport Quattro, puis seulement en 2003 sur deux véhicules de série, la Golf R32 et l'Audi TT (DSG 6, Direct Shift Gear, six vitesses) où la vitesse de passage des rapports est d'abord un argument de performance. Une version sept vitesses (DSG 7) est vendue depuis 2008 pour des véhicules de petite cylindrée avec un objectif premier d'économie de carburant. Alors que les deux embrayages de la DSG 6 sont dans un bain d'huile, ceux de la DSG 7 fonctionnent à sec. Depuis Kégresse, la principale innovation est l'apport de l'électronique qui aide à anticiper le meilleur choix de rapport.

Étagement d’une boîte de vitesses

La boîte idéale serait celle proposant le bon rapport pour chaque situation. On ne peut cependant pas multiplier les rapports à l’infini. La gamme de rapports proposés doit donc être la plus universelle possible. Longtemps limitée à 3 vitesses, la boîte automobile à progressivement pris 4 puis 5 voire même 8 vitesses sur les véhicules haut de gam

me (Lexus LS460). Les camions ont, depuis longtemps, des étagements de transmission sur plus de 10 rapports. Les motocyclettes en ont, habituellement, 6 (on a vu des modèles de série avec 7 rapports, et davantage en compétition). Cependant certains véhicules (Daf dans les années 1960) ont disposé d'un variateur

proposant une gamme continue de rapports.

De nos jours, on trouve de nouveaux véhicules de tourisme basés sur le même principe de la Transmission à Variation Continue (CVT). Celles-ci ont l'avantage d'adapter en permanence le régime du moteur et le couple appliqué pour correspondre au mieux à l'équation économie/vitesse imposée par le conducteur. D'autre part, la variation du rapport appliqué se faisant progressivement, aucun à-coup n’est perceptible, contrairement à certaines boîtes automatiques robotisées et plus rarement séquentielles. L'accent est donc mis sur le confort et l'économie. Actuellement, ces boîtes automatiques équipent notamment les Nissan Micra n-CVT (93~2002) et les Honda Jazz CVT en Europe.

Rapport de transmission

Courbes caractéristiques d'un moteur

Le rapport de transmission globale (boîte (s) + pont) est un rapport entre les vitesses du moteur et des roues, mais aussi (au rendement près) entre le couple moteur et le couple disponible à la roue.

Les moteurs proposant un couple plutôt modéré et fonctionnant correctement à des régimes élevés (milliers de tours/minute), il convient donc de réduire la vitesse (centaines de tours/minute) ce qui aura pour effet d’augmenter le couple à la roue

Rapport de première

Le rapport de première n’est utilisé que pour arracher le véhicule de sa position d’arrêt. Sa détermination repose sur la considération d’un cas défavorable de démarrage, à savoir le véhicule en charge maximale et une côte à 15 %. On détermine ainsi par une étude mécanique statique, le couple nécessaire à la roue..

La marche arrière est donc souvent proposée avec le même rapport de transmission que la première (voire un peu plus court).

Rapports intermédiaires

Une fois le véhicule en mouvement, pour atteindre la vitesse de croisière, ou la vitesse maximale, l’accélération impose une force de propulsion permanente. Le moteur doit donc donner le maximum de couple. Pour cela, lors du passage du rapport supérieur (par exemple 1^re vers 2^e), le moteur quittant le régime à puissance maximale doit retomber au moins sur le régime à couple maximal. Il en résulte un étagement idéal des rapports de transmission suivant une suite géométrique dont la raison est le rapport entre les régimes à puissance et couple maximum.

Si la reprise se fait en dessous de cette valeur on dit qu'il y a un trou dans l'étagement, c'est à dire une plage de vitesses du véhicule pour laquelle le régime moteur est soit trop important soit insuffisant. C'est le cas des boîtes de 2CV, particulièrement entre la 1^re et la 2^e.

Il est donc préférable que le régime de reprise soit nettement supérieur à celui du couple maxi. Cela donne plus de souplesse à l'emploi mais nécessite un nombre de rapports plus grand.

Rapport supérieur

La pénétration dans l’air de la voiture et les frottements dans l’ensemble de la transmission offrent une résistance à l’avancement qui évolue avec la vitesse. La puissance consommée augmente donc avec la vitesse. Il existe donc une valeur de puissance équivalente à la puissance maximale délivrée par le moteur. Ce régime de fonctionnement permet de fixer le rapport supérieur de la boîte de vitesses. Bien sûr ce rapport n’entre pas systématiquement dans la suite définie précédemment. L’étagement est alors corrigé.

Les considérations écologiques ont conduit les constructeurs à réduire la consommation des véhicules. Aujourd’hui le dernier rapport est souvent déterminé pour un régime de croisière à consommation spécifique minimale (consommation par tour minimale, soit un rendement maximal). Ce point de fonctionnement du moteur est suffisant pour maintenir la voiture à vitesse établie.

Quelques cas particuliers

Véhicules 4x4

• Les véhicules tout-terrain sont souvent équipés d’une seconde boîte de vitesses appelée boîte de réduction ou transfert, la plupart du temps non synchronisée, donc manipulée à l’arrêt. La réduction offrant plus de force à l’avancement pour les franchissements. Le même dispositif permet aux tracteurs agricoles de disposer de plus de force pour la traction des socs et autres charrues.

Read More

Bougie de préchauffage

La bougie de préchauffage est un élément des moteurs diesel. Les bougies de préchauffage sont souvent utilisées pour permettre le démarrage du moteur à froid en augmentant la température de la chambre de combustion.

Préchauffage:

Dans une voiture à moteur diesel, à la différence d'une voiture à moteur essence, le conducteur ne se contente pas de tourner la clef pour démarrer le moteur. Le conducteur tourne la clef en position préchauffage pour que le relais des bougies fonctionne et un indicateur de préchauffage sur le tableau de bord s'allume. Ces petites résistances électriques que sont les bougies de préchauffage sont alors en action. Ce processus est appelé "préchauffage".

la bougie de préchaufage est une piéce de métal en forme de crayan avec un élément chauffant à l'extrémité qui lorsqu'il.est sous tension électrique .réchauffe lachambre de combustion dans le cylindre (moteur diesel à injection directe ) ou la chambrede précombustion au-dessus du cylindre (moteur à injection indirecte).

Contrairement aux bougies d'allumage d'un moteur à essence, les bougies de préchauffage n'interviennent pas directement dans le fonctionnement du moteur, elle ne sont sollicitées que lorsqu'il faut le démarrer et parfois dans les secondes qui suivent le démarrage. Ensuite elles ne jouent plus aucun rôle.

Si la voiture a roulé très récemment, ou si la température ambiante est élevée, le voyant "préchauffage" peut ne pas s'éclairer, dans ce cas, le conducteur peut démarrer sans attendre.

Sur un moteur diesel il est impératif qu'en fin de compression l'air soit suffisamment chaud pour provoquer l'allumage du carburant. Or lorsque le moteur est froid il est impossible d'atteindre cette température minimale dès le démarrage. Il faut donc réchauffer l'air avant de démarrer le moteur. L'air préalablement chauffé par les bougies puis compressé est alors assez chaud, le carburant qui y est introduit peut s'enflammer et il devient donc possible de lancer le moteur.

Les diesel à injection directe peuvent toutefois démarrer à froid sans préchauffage mais si la température ambiante est très basse un temps de préchauffage conséquent sera là aussi nécessaire.

Dans la mesure du possible il ne faut pas se passer du préchauffage s'il y en a besoin. Un diesel qui a démarré sans un préchauffage dont il aurait eu besoin, fonctionne mal et est extrêmement polluant tant qu'il est froid car le gazole est mal brûlé. Cela se caractérise par un fonctionnement irrégulier entrainant des trépidations et une épaisse fumée bleuâtre pendant plusieurs secondes voire une minute ou plus. Il est également possible que sans préchauffage le moteur ne puisse pas démarrer du tout.

En outre sur les moteurs diesel modernes le préchauffage des chambres de combustion perdure quelques secondes après le démarrage pour accélérer la montée en température dans les cylindres et limiter ainsi le surplus de pollution généré par le fonctionnement du moteur "à froid".

Read More

Bougie d'allumage

Une bougie d'allumage

La bougie d'allumage est un dispositif des moteurs à allumage commandé qui provoque l'inflammation du mélange gazeux. Elle tire son nom du système d'allumage des anciens moteurs, où une mèche incandescente provoquait la combustion du mélange, rappelant la bougied'éclairage.

UN PEU D'HISTOIRE:

En 1876, le belge Etienne Lenoir inventa une bougie d'allumage électrique très proche de celles que nous utilisons de nos jours. L'allumage d'un mélange carburant / air par une étincelle fut préconisé par l'italien Volta en 1777, puis par François Isaac de Rivaz pour le moteur à combustion interne communément appelé « moteur à explosion » en 1807.

Fonctionnement

Une électrode en action

La bougie d'allumage est un élément du système d'allumage du moteur à explosion à allumage commandé.

Elle est le vecteur de l'arc électrique, qui se produit grâce à la forte tension fournie par la bobine, au moment où le système de rupteurs (vis platinées ou système électronique) le commande, permettant la combustion du mélange gazeux, qui libère ainsi l'énergie. La tension qui est nécessaire pour déclencher l'arc électrique est de l'ordre de 10 kV pour un taux de compression voisin de 10. À la pression atmosphérique, cette tension de claquage serait 10 fois plus faible. En-dessous de 450°C, les électrodes s'encrassent. La plage de fonctionnement normal va de 450 à 850°C. Le mélange s'enflamme avant l'étincelle au-dessus de 1000°C

CONSTITUTION

La bougie est constituée d'une électrode centrale, isolée par de la porcelaine, susceptible d'amorcer un arc avec une électrode de masse. La longueur de l'isolant détermine la température de fonctionnement de la bougie. La bougie est, habituellement, alimentée en électricité par une bobine.

Nombre :

Habituellement, il y a une bougie par cylindre. Cependant, afin d'optimiser la combustion, certains moteurs sont munis de deux bougies par cylindre (Twin Spark, double allumage chez Alfa Romeo).

ÉCARTEMENT DES ÉLECTRODES

L'écartement des électrodes est fixé par le constructeur du moteur en fonction du taux de compression, du carburant utilisé, de la puissance de la bobine d'allumage, et, pour finir, de l'énergie escomptée.

CORRESPONDANCES

Millimètres	0.5mm	0.8mm	0.9mm	1.0mm	1.1mm	1.3mm	1.4mm	1.5mm	2.0mm
Pouces	0.020	0.032	0.035	0.040	0.044	0.050	0.055	0.060	0.080

Pannes

• Le perlage dû à une "perle" de calamine ou de carbone, qui met en court-circuit les électrodes. Il suffit de nettoyer les électrodes pour remettre la bougie en état. Le perlage est plus fréquent sur les moteurs deux-temps, la cause est les résidus imbrulés de l'huile contenue dans le carburant.
• L'usure des électrodes, qui entraîne un déréglage de l'allumage et donc de la combustion.
• L'encrassement, dû généralement à une mauvaise combustion.
• Isolant en porcelaine cassé.
• Mauvais serrage entraînant un mauvais réglage et une perte de compression.

Galerie

Bougie d'allumage,
Museum Autovision,

Altlußheim

Read More

Batterie

Une batterie au plomb est un ensemble d'accumulateurs au plomb-acide raccordés en série et réunis dans un même boîtier. Ce système de stockage d'électricité est largement utilisé dans l'industrie ainsi que dans l'équipement des véhicules automobiles.

rôle d'une batterie
la batterie est un réservoir électrique, qui a deux fonctions

emmagasiner sous forme chimique l'énergie reçue du générateur(alternateur ou chargeur)et il restitue l'énergie sous forme de courant continu en fonction du besoin de l'équipement électrique

Batterie d'automobile

Type
matière active positive du bioxyde de plomb(pb02 couleur chocolat)
Matière active
du plomb pur ou spongieux
Les séparateurs
isolant, empêche le contact des plaques de polarité différentes
Espaceurs
maintiens un écartement invariable entre les plaques
Écran
s'oppose aux cheminements de la matière active d'une plaque vers l'autre, assure la diffusion de l'électrolyte et dégagement des gaz

Utilisation

Cette batterie sert à alimenter les composants électriques des véhicules à moteur à explosion, particulièrement le démarreur électrique, alimentée par une dynamo ou un alternateur.

Historiquement, les batteries de voitures ou de motocyclettes faisaient le plus souvent 6 volts (3 éléments). À l'époque moderne, les batteries à 12 volts (6 éléments) sont généralisées sur les voitures et motocyclettes, alors que les véhicules lourds ou militaires utilisent le 24 volts.

Charge

On charge une batterie au plomb en lui appliquant un courant continu d'une valeur quelconque (sous réserve de limites technologiques liées à la batterie elle-même ou à ses connexions), pourvu qu'elle n'entraîne pas aux bornes de la batterie l'apparition d'une tension supérieure à 2,35-2,40 V/élément (valeur à 25 °C)

L'application de cette règle conduit à constater dans la pratique deux phases de charge successives :

• 1/ La phase dite CC (Constant Current ou Courant Constant) au cours de laquelle la tension par élément est inférieure à 2,35 V malgré l'application du courant maximum dont est capable le chargeur : le courant est déterminé par le chargeur, et la tension par la batterie. La tension aux bornes de chaque élément augmente au fur et à mesure que la batterie se recharge.
• 2/ La phase dite CV (Constant Voltage ou TC Tension Constante), dite aussi « phase d'absorption » commence dès que la tension par élément atteint la valeur de 2,35 V/élément puisque l'application de la consigne ci-dessus conduit le chargeur (son système asservi le transformant en un générateur de tension) à ajuster le courant de telle sorte que la tension reste égale à 2,35 V/élément alors que la batterie continue de se charger. Le courant au cours de cette phase est donc une fonction décroissante du temps. Il tend théoriquement vers 0 asymptotiquement.

En fin de charge le courant en phase CV ne s'annule pas. Il se stabilise à une valeur faible mais non nulle qui n'accroît plus l'état de charge mais électrolyse l'eau de l'électrolyte. On préconise donc d'interrompre la charge, ou, si l'on veut appliquer une charge permanente (dite d'entretien ou de "floating", afin de compenser le phénomène d'autodécharge), de baisser la tension de consigne à une valeur de l'ordre de 2,3 V/élément.

La charge CC/CV s'est généralisée car elle seule permet de charger à fort courant (donc rapidement) sans endommager la batterie. Ce mode de charge est utilisé dans toutes nos automobiles : en phase CC, le courant de charge dépend essentiellement de la vitesse de rotation de l'alternateur (et donc du moteur). En phase CV, la tension de consigne est maintenue par l'asservissement que constitue le régulateur de tension. Celui-ci diminue en effet le courant d'excitation de l'alternateur, de façon à ce que le courant de sortie de l'alternateur n'ait jamais pour résultat une tension supérieure à 2,35 V/élément (avec une légère correction en fonction de la température).
Lorsque dans le cas des chargeurs bon marché, on ne dispose pas d'un chargeur capable de limiter sa tension à la valeur de consigne correspondant à 2,35 V/élément, on recommande de limiter le courant de charge à par exemple 10% de la capacité de la batterie afin de minimiser les conséquences dommageables du dépassement de tension qui risque de se produire en fin de charge.

Causes de dégradation

Les principales causes de dégradation des batteries sont :

• la sulfatation
• la décharge complète
• le cyclage
• l'oxydation des électrodes
• l'oxydation des bornes

Une batterie dans cet état ne permettra pas plusieurs démarrages consécutifs d'un véhicule automobile et pourra provoquer, par exemple, une panne immobilisante dès les premiers froids. De manière générale, si le véhicule n'est pas utilisé pendant une longue période, il faut recharger sa batterie régulièrement pour la faire durer.

La décharge complète

Pour un véhicule automobile, la décharge complète de la batterie intervient généralement par une faible consommation pendant une durée prolongée (exemple : plafonniers) ou par une consommation importante (ex feux de croisement, ventilation), moteur à l'arrêt. La tension est alors très faible aux bornes de la batterie, inférieure à 10 volts pour une batterie dont la tension nominale est de 12 V.

Une batterie de démarrage se décharge également toute seule dans le temps. Elle risque donc d'atteindre sa décharge complète si elle n'est pas rechargée régulièrement. Pour cette raison, il existe les « chargeurs d'entretien » de batteries.

La plupart des batteries neuves ne sont que préchargées. Une batterie neuve, qui n'est pas rechargée au préalable avec un chargeur adapté, peut être ammenée en décharge complète si le véhicule n'est pas utilisé pour recharger la batterie (avec un nombre sufisant de kilomètres).

Exemples :

• Installation de la batterie (sans recharge), démarrage (pour test), suivi d'un long stationnement ... décharge complète.
• Installation de la batterie (sans recharge), démarrage suivi d'un nombre de kilomètres limité (la batterie n'est donc pas sufisemment rechargée), stationnement, démarrage suivi de nouveau d'un nombre de kilomètres limité ... ainsi de suite jusqu'à décharge complète.

Les batteries en état de décharge complète doivent être rechargées dans un délai maximum de 48 heures : au-delà, les dommages sont irréversibles (sauf par désulfatation)

Read More

Barre Panhard

Une barre Panhard est un composant de la suspension d'une automobile qui fournit un guidage latéral de l'essieu. Inventé à l'origine par la société automobile Panhard & Levassor, il a été largement utilisé.
correspondants. C'est un composant simple, consistant en une barre rigide qui fait la liaison entre une extrémité de l'essieu à la carrosserie ou au châssis du côté opposé du véhicule. Il est habituellement utilisé avec le timon qui guide l'essieu longitudinalement.

Read More

Banc de préréglage

Le banc de préréglage est une machine de mesure, de contrôle et de réglage des outils de coupe utilisés dans l'usinage de matières (métaux, bois, composites..).

Première pièce bonne

La notion de "première pièce bonne" implique que l'usinage peut être lancé après chaque changement des outils sans retouche des réglages machines. Pour parvenir à cet objectif, "le banc de préréglage" a évolué considérablement depuis 1998 jusqu'à nos jours, le palpage optique par projecteur de profil a été progressivement remplacé par un système de mesure comportant une caméra, un logiciel d'analyse d'images et une broche motorisée pour la recherche automatique du point de rebroussement en X(point maximum de l'outil au rayon)

Répétabilité, reproductibilité et précision

Les précisions obtenues en répétabilité et en reproductibilité sont de l'ordre de 2 micromètres. La précision générale est lièe à la qualité du système de mesure utilisé,et à la qualité mécanique du banc, l'erreur de mesure en microns se doit de ne pas dépasser E=3 + L/250µ La broche du banc doit être de grande qualité, le faux-rond maximum ne doit pas dépasser 2µ

Réception et qualification du banc de préréglage

Pour qualifier ce matériel de réglage et de mesure, l'automobile a recherché dans les années 95 un outil de qualification. Un outil statistique appelé "CMR" ou "Capabilité des Moyens de Réglage" a été développé par Renault celui-ci est référencé dans la norme CNOMO N°E41.36.421R Selon les fabricants de bancs, des outils de réception et de validation du matériel sont intégrés dans le logiciel du banc.

Produits proposés par le marché

Il existe 3 grandes familles de produits et 2 types de bancs :

• Les bancs verticaux, utilisés principalement pour les outils tournants (fraisage)
• Les bancs horizontaux utilisés principalement pour les outils utilisés en tournage

• Les bancs bas de gamme ;
• Les bancs haut de gamme.

Les bancs bas de gamme

Ils ne possédent pas une broche de qualité qui durera dans le temps (pas de roulement de précision) Le système de mesure peut être à palpeur mécanique ou à caméra La caméra comporte un logiciel de mesure limité à quelques profils de mesures des plus courants. Pas de possibilité d'évolution. Pas de précision (+/- 0,2 mm) Pas de sécurité en répétabilité et en reproductibilité Pas de système de traction du porte-outil Peu ou pas de moyens de communication Peu ou pas de service du revendeur.

Les bancs haut de gamme

Toujours équipés de caméra, ils comportent des systèmes d'analyse de l'image et des programmes de mesure qui assurent une répétabilité et une reproductibilité sans faille. Leurs moyens de communication ne sont pas limités et supportent la possibilité d'écrire des étiquettes électroniques, des laisons réseau vers serveur d'atelier en intégrant des protocoles ou des interfaces propres aux machines raccordées. Les opérations de frettage(a chaud ou a froid) peuvent être intégrées au banc de préréglage automatisant ainsi, le réglage, la mesure et la sécurité notamment lors de l'utilisation de porte outils frettés utilisant la technologie de microdiffusion. Contrôle et sécurisation de l'étalonnage. Grand choix de systèmes de traction du porte-outil dans la broche. Nombreuses options matérielles et logicielles. Evolution du logiciel. Service assuré par le fabricant.

Produits dérivés

Dans la famille des bancs verticaux, à la fin des années 1990, un banc de contrôle des outils de coupe a fait son apparition. Il est capable de mesurer les angles de coupe, de dépouille et les différentes caractéristiques des outils de forme ( fraises, forets outils spéciaux..) ce type de banc est surtout utilisé par les affûteurs et fabricants d'outils, ainsi que les donneurs d'ordres soucieux de contrôler la qualité et la conformité des outils de coupe qui leurs sont livrés.

Read More

Avertisseur sonore

Un avertisseur sonore est un appareil émettant un son principalement destiné à donner un signal ou à prévenir d’un danger. Les avertisseurs sonores équipent principalement les automobiles, trains et bateaux.
Avertisseur sonore ou Klaxon:
Par abus de langage, un avertisseur sonore est communément dénommé « Klaxon ». Or il s’agit d’une antonomase : en effet, le terme Klaxon est nom propre (d’où la majuscule) dont l’origine est issue de la société ayant produit les premiers avertisseurs sonores pour automobiles à partir de 1908. Aujourd’hui, la société Klaxon ne produit plus que des sirènes anti-incendies. Site officiel de Klaxon. Une grande partie des produits Klaxon sont aujourd'hui commercialiés en France par la société KM Europ,Site officiel de KM Europ. Raymond Queneau a proposé l’orthographe claqueson (Zazie dans le métro). Voici la liste des autres objets dont la marque est utilisée comme nom : Marques utilisées comme noms.

Type d’avertisseur sonore:

• Avertisseur électromagnétique.
• Avertisseur électromagnétique à disque.
• Avertisseur électronique.
• Avertisseurs pneumatiques (à air) : le plus célèbre est la sirène, inventée par Cagniard de Latour (1777-1859). Il s'agit d'un système d'alerte aux populations fonctionnant grâce à de l'air "haché" à l'aide d'un compresseur à air. Les cornets offrent un type plus simple d'avertisseurs pneumatiques. La forme de ces avertisseurs sonores ressemble fortement à une trompette. Il y a possibilité de jouer une mélodie simple s'il existe une série de plusieurs cornes alternées sur le véhicule (5 ou 6 cornes de tailles différentes suffisent).
• Avertisseurs d’urgence (appelés sirènes par antonomase de l'invention originale de Cagniard de la Tour) : il s'agit des avertisseurs sonores pour véhicule d'urgence (ambulance, pompier, police...). Pour plus d'informations sur ce type d'avertisseur sonore, voir l'article Avertisseur spécial de véhicule.

Fonctionnement:

Le fonctionnement des avertisseurs sonores diffère selon leur type (électromagnétiques, à air...). Les avertisseurs électromagnétiques utilisent un électroaimant avec rupteur pour faire vibrer une membrane, qui transmet sa vibration à l'air ambiant.Les avertisseurs électroniques, identiques aux avertisseurs électromagnétiques, sont constitués d'une carte électronique (fixée sur l'avertisseur) composée d'un microcontrôleur générant un signal PWM, permettant ainsi de simuler l'action mécanique du rupteur.Sirène d'alerte mécanique : la sirène de Cagniard de Latour fonctionne grâce à un compresseur à air. Ce compresseur est un rotor à pales enchâssé dans une caisse percée de petits orifices régulièrement espacés. Le rotor peut être mû à la main grâce à une manivelle et éventuellement un pignon réducteur, ou même motorisé.Avertisseurs pneumatiques : dans les cornets, une poire (anciennement) ou un compresseur (actuellement) expulse l'air sur le tranchant d'une lame métallique qui est mise en vibration, l'air ressort par un pavillon d'où la forme de trompette.

Utilisation des avertisseurs sonores sur la route:

Le Klaxon est couramment utilisé pour donner des avertissements aux autres usagers de la route. Cependant, le Klaxon est aussi considéré comme la source de nuisances sonores. Dans le code de la route français, l'utilisation du Klaxon est donc très réglementée. En agglomération, elle est interdite sauf en cas de danger immédiat. La nuit, l'utilisation du Klaxon n'est autorisée qu'en cas d'absolue nécessité. Enfin, l'usage de sirènes ou de trompes à sons multiples est interdit. Toute infraction à ces règles peut entraîner l'immobilisation du véhicule et une contravention de deuxième classe. Dans d'autres pays, les nuisances sonores liées à l'utilisation du Klaxon peuvent amener les autorités à imposer des restrictions plus ou moins souples. À Shanghai par exemple, depuis juin 2007, tout usage du Klaxon est strictement interdit.

Read More