Comment fonctionne une boîte automatique (BVA)

Plan de l'article :

Bien distinguer convertisseur et boite
Architecture des engrenages d'une boîte automatique
Passage des vitesses ?

Désormais très répandue en France, ce type de boite n'a pas du tout la même architecture technique qu'une boîte mécanique à trains parallèles. En effet, les boites manuelles ou robotisées (c'est un peu la même chose) ne sont pas du tout architecturées de la même manière. Ici nousn 'avons pas besoin d'embrayage, de fourchettes ou encore autres baladeurs. Les boîtes automatiques ont comme avantage de ne pas avoir besoin de débrayer/embrayer entre chaque rapport.

Bien distinguer convertisseur et boite

Voici une boîte automatique en vue éclatée, à gauche le convertisseur et à droite les embrayages/freins et pignons
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Pour les moins connaisseurs, il faut vraiment distinguer la boite du convertisseur/embrayage afin d'éviter de se mélanger les pinceaux. Sur les BVA (pas les robotisées) l'embrayage est remplacé par un convertisseur de couple, voire parfois (très rare) par un système d'embrayage piloté.
Ici, nous nous limitons à la boite de vitesses et non pas son système d'embrayage, je ne parlerai donc pas du convertisseur (voir ici pour plus d'infos).

Il y a en plus un embrayage de pontage dans le convertisseur. Il s'active pour faire un lien franc entre moteur et boîte (pas de patinage lié au convertisseur). Il s'active aussi en cas de surchauffe d'huile de boîte, pour éviter de brasser cette dernière dans le convertisseur (et donc accroître encore plus sa chaleur)

Convertisseur de couple

Attention, nous ne détaillerons pas ici le fonctionnement du convertisseur de couple. Vous êtes invité à lire cet autre article qui se focalise sur cet organe.

Architecture des engrenages d'une boîte automatique

Le système peut aussi être appelé de planétaire car la manière de s'animer est similaire à un système solaire (orbites). L'arbre primaire représente le soleil et l'arbre secondaire par les planètes en orbite. Ici la puissance provenant du moteur sera délivrée par le pignon solaire (en noir sur le schéma). Ce pignon fera tourner plus ou moins vite la couronne reliée aux roues selon que des engrenages sont bloqués ou pas. Chaque vitesse correspondra au blocage de certains pignons satellites.

ARBRES DE BOÎTE
VUS DE FACE

ARBRES
VUS PAR LE HAUT

Voici un éclaté de deux boîtes épicycloïdales que j'ai pu prendre lors de salons auto internationaux. Ici il s'agit d'une grosse boîte destinée aux autos à moteur longitudinal. Les versions en transversal sont bien plus petites et compactes (elle doit être casée sur la gauche [si je suis au volant] entre le moteur et les roues)

Actionneurs et capteurs de BVA

Passage des vitesses ?

Comme dit précédemment, la démultiplication change selon qu'on bloque certains des pignons satellites (l'ensemble se met alors à tourner différemment selon que l'on bloque tels ou tels pignons). Pour bloquer les satellites, la boite intègre des freins et embrayages commandés électriquement ou hydrauliquement par le calculateur (qui utilise donc des capteurs et des solénoïdes qui fonctionnent à électro-aimant : vannes qui s'ouvrent ou se ferment pour laisser passer du fluide hydraulique ou pas). Elements qui ne sont pas précisés sur le schéma fonctionnel des pignons.

Voici ce qui pilote le passage des rapports et l'embrayage de pontage, un dispositif électro-hydraulique qui incorpore des électrovannes (solénoïdes). Bien entendu, c'est un calculateur dédié qui est connecté et qui actionne les solénoïdes

On voit ici le bloc électro-hydraulique à travers le carter mis exprès en transparence. La boîte (derrière) est bien plus petite car pour voiture à moteur transversal. A gauche c'est la cloche du convertisseur de couple

La pression hydraulique et donc la douceur des passages de vitesse) est régulée grâce à une dépression d'air en provenance de la pompe à vide et qui se branche à une capsule anéroïde (capteur de pression), cela permet une régulation selon la charge du moteur (plus ou moins haut en régime). En effet, la dépression venant de la pompe varie selon le régime. Cela permet de rendre les passages doux quelque soit le contexte moteur (car les embrayages et freins ne doivent pas être actionnés de la même manière selon les paramètres). Le calculateur va alors piloter des électrovannes de régulation de pression selon les données envoyées par le capteur de pression en provenance de la pompe à vide.

Les fameuses électrovannes/solénoïdes permettant d'actionner les freins et embrayages internes

Les électrovannes sont connectées et alimentées grâce à une platine dotées de fiches conductrices

Notez d'ailleurs que le passage d'un rapport sur ce type de boite est plus simple et rapide que sur des boites manuelles à trains parallèles. En effet, sur une boite mécanique, il faut se désengager du rapport (baladeur qui se désolidarise) puis réengager un nouveau, ce qui prend du temps ... Dans une boite épicycloïdale, il suffit de verrouiller ou déverrouiller des pignons par le biais d'embrayages et freins (en réalité freins et embrayages sont identiques, c'est juste leur fonction qui change) pilotés par des actionneurs, ce qui est plus rapide.
Donc il faut prendre conscience que le convertisseur ne sert qu'à s'arrêter pour ne pas caler, et qu'ensuite la boîte se débrouille seule sans qu'il n'y ait besoin de toucher au convertisseur (contrairement à une mécanique, il n'y a pas besoin de désolidariser le moteur de la boîte pendant les passages de rapports ou le rétrogradage).
De ce fait, les BVA sont des boîtes qui n'impose pas une rupture de charge pour passer les rapports.