La boite de vitesse

Le fonctionnement de la boite de vitesse

La boite de vitesse
 

La boîte de vitesses est constituée d'un carter rempli d'huile renfermant des pignons de différents diamètres engrenés entre eux à tour de rôle, afin d'obtenir les différents rapports de démultiplication. Les engrenages du type à axes parallèles et à taille oblique des dents sont généralisés sur les boîtes mécaniques, alors que les engrenages épicycloïdaux sont réservés aux boîtes automatiques.
Les arbres

Le type de boîte mécanique le plus courant est à arbres à axes parallèles avec moyeux de synchros coulissants. La boîte de vitesses comporte trois arbres : un arbre primaire et un arbre secondaire placés bout à bout selon le même axe et un arbre intermédiaire placé à cheval par rapport aux deux autres et parallèlement à ceux-ci.
L'arbre primaire

L'arbre primaire est l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses ; il est cannelé à son extrémité pour recevoir le disque d'embrayage. Il fait entrer dans la boîte de vitesses le mouvement de rotation fourni par le moteur par l'intermédiaire de l'embrayage. Cet arbre est porté par un roulement et se termine dans la boîte de vitesses par le pignon de cinquième.
L'extrémité de l'arbre secondaire peut tourner dans l'arbre primaire grâce à un roulement. Elle porte des cannelures permettant au moyeu de synchro de quatrième-cinquième de coulisser. Derrière ce moyeu se trouve le pignon de quatrième, plus grand que le précédent, et qui tourne fou sur un roulement à aiguilles, mais qui ne peut pas coulisser sur l'arbre. Le pignon de troisième est encore plus grand (et ainsi de suite) ; il est fixé de la même façon. Au-delà, il y a une partie cannelée sur laquelle coulisse le moyeu de synchro de première-seconde. Enfin, le pignon de première, encore plus grand, peut tourner fou sur un roulement, mais ne peut pas coulisser sur l'arbre.
L'arbre intermédiaire, parallèle aux deux arbres précédents, comporte cinq pignons fixes, de taille décroissante, tous engrenés en permanence, l'ensemble étant généralement usiné d'un seul bloc.
Le fonctionnement
 
Le plus grand pignon est engrené en permanence avec le pignon de cinquième de l'arbre primaire, le pignon suivant avec le pignon de l'arbre secondaire et le dernier avec le pignon de première de l'arbre secondaire.Les quatre pignons de l'arbre secondaire tournant fous sur cet arbre, peuvent être engrenés en permanence avec l'arbre intermédiaire, lui-même engrené en permanence avec le pignon de cinquième de l'arbre primaire (qui tourne, entraîné par le moteur et l'embrayage), sans qu'aucun mouvement ne soit transmis. L'engrenage permanent des pignons constitue un avantage notable, puisqu'il n'est pas nécessaire de les engrener et de les désengrener à chaque changement de vitesses. Ainsi les craquements et autres grincements de boîte de vitesses, fréquents lorsque le synchro n'existait pas, sont aujourd'hui pratiquement inconnus.
La synchronisation
 
Pour engager une vitesse, il suffit de bloquer l'un des pignons par rapport à l'arbre secondaire ou de coupler l'arbre secondaire avec l'arbre primaire pour obtenir la prise directe. C'est le rôle du moyeu de synchro, également appelé baladeur. Il est cannelé à l'intérieur et coulisse sur les cannelures de l'arbre secondaire. Ses deux faces avant et arrière sont usinées en forme de cône, généralement femelle, alors que son pourtour est crénelé. Une bague crénelée à l'intérieur, coulisse autour du moyeu, dans le sens longitudinal, et comporte une rainure circulaire dans laquelle vient s'engager la fourchette de commande de vitesses.
 
La face du pignon située vis-à-vis du moyeu de synchro comporte un cône mâle correspondant au cône femelle du moyeu de synchro, et à la périphérie du cône, des « crénaux » ayant le même diamètre et les mêmes dents que les crénaux de la périphérie du moyeu de synchro. Ainsi, les crénaux de la bague de synchro peuvent venir s'engager sur les crénaux du pignon. Ceci s'obtient en déplaçant le levier de la tringlerie de boîte, qui fait coulisser la bague de synchro sur les cannelures du moyeu. Pignon et moyeu de synchro se trouvent couplés; l'entraînement de l'arbre se fait ainsi en douceur.
   
 

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