Boîte-pont? Transmission? Transmission intégrale? Un 4X4? La technologie de transmission automobile expliquée

Mudfest 2013 Range Rover 30 suralimenté

Vous savez exactement ce que vous voulez dans votre nouvelle voiture. Vous avez choisi un puissant moteur V8, un quatre cylindres énergique, une hybride économique ou une voiture électrique de pointe, mais il reste encore une question importante à considérer: à quel type de système d'entraînement ce moteur doit-il être attaché? À traction arrière? Traction avant? Transmission intégrale? Un 4X4? Que votre voiture soit conduite par ses roues avant, ses roues arrière, ses quatre roues ou quelque chose entre les deux, chaque système présente des avantages et des inconvénients.

Tout d'abord, quelques notions de base: une « transmission » est la combinaison du moteur, ou dans le cas d'un véhicule électrique (« EV »), d'un « moteur » qui propulse la voiture et d'un transmission, qui utilise la puissance du moteur pour faire tourner les roues et mettre la voiture en mouvement. Le moteur et la transmission sont en réalité deux systèmes mécaniques distincts et très différents, étroitement liés. Ensemble, ils composent votre voiture

transmission, également appelé par certaines personnes « groupe motopropulseur ».

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Cet article est conçu pour vous donner une idée générale de ce à quoi vous attendre avec chaque configuration de transmission possible. Sachez que les voitures individuelles peuvent fonctionner très différemment selon la façon dont elles sont équipées et réglées. Une Corvette et une Lincoln Town Car sont toutes deux à propulsion arrière, mais elles ne fonctionnent évidemment pas de la même manière. Voici pourquoi.

Pouvoir, défini

Chaque configuration de transmission dont nous parlerons ici envoie la puissance du moteur aux roues d’une manière différente, mais comment mesurer exactement la puissance d’une voiture? Lorsqu'il s'agit de voitures, la puissance est généralement mesurée de deux manières: la puissance (mesurée en unités de puissance) et le couple (mesuré en livres-pieds).

Et oui, la puissance a une origine équine. C’est en fait un chiffre arbitraire que l’inventeur de la machine à vapeur, James Watt, ingénieur écossais du XVIIIe siècle, imaginé lorsqu’il voulait comparer le rendement de sa machine à celui des chevaux de trait. C’est l’équivalent de 746 watts (une unité de mesure nommée d’après le même type) d’énergie électrique.

La puissance est une forme d’énergie. C’est ce qui propulse une voiture sur la route et ce qui la rend vitesses de pointe héroïques possibles. Cependant, ce n’est pas ce qui fait réellement tourner les roues. Pour cela, vous avez besoin de quelque chose appelé « couple ».

Le couple est une force de torsion; c'est la même force que vous utilisez pour ouvrir un pot de cornichon ou desserrer une vis. C’est aussi ce qui fait sortir une voiture de l’arrêt. C’est pourquoi vous entendrez souvent des réducteurs se vanter du « couple à bas régime » de leurs voitures, et c’est pourquoi les camionnettes en ont tellement: pour accélérer rapidement ou déplacer une lourde charge, le couple est ce qu'il vous faut. besoin.

La capacité de déplacement d’une voiture repose donc à la fois sur la puissance et le couple, mais qu’en faites-vous une fois que vous l’avez? C’est là qu’intervient la transmission.

Propulsion arrière: la voie originale à suivre

La Ford Model T avait son moteur à l'avant tandis que la transmission faisait tourner les roues à l'arrière. À l’époque, la majorité des voitures qui suivaient faisaient de même, et pour cause. La « propulsion arrière » est la manière la plus simple d’emballer la transmission d’une voiture puisque les composants qui la composent Le système qui transfère la puissance du moteur aux roues peut être réparti sur toute la longueur de la voiture. dessous. C’est aussi la meilleure base pour une excellente maniabilité. Même si cela semble être une très bonne affaire, ces mêmes vertus peuvent aussi constituer des inconvénients.

Commençons par les points positifs: la propulsion des roues arrière laisse les roues avant se charger de la direction et de la majeure partie du freinage. Demander aux roues avant de déplacer également la voiture – pour faire les trois – peut être très délicat, surtout dans les voitures puissantes. Ainsi, la propulsion arrière tend à être le système préféré des voitures de sport et de leurs conducteurs.

Cette division du travail entre les roues avant et arrière rend la conduite plus amusante. Dans les voitures très puissantes à propulsion arrière, un conducteur professionnel peut en fait utiliser la pédale d'accélérateur pour aider à franchir un virage en faisant légèrement patiner les roues arrière! C’est ce qu’on appelle « diriger avec l’arrière » de la voiture. Une modulation soigneuse de la puissance à l’aide de la pédale d’accélérateur affecte la traction des roues arrière, permettant à la voiture de tourner légèrement dans le virage. C’est ce qu’on appelle le « survirage », et c’est la magie derrière la « dérive » et toutes les glissades enfumées dans les poursuites en voiture à Hollywood. Mais ne l’essayez pas à la maison.

La possibilité de réduire l’adhérence des roues peut poser un problème si vous n’êtes pas un cascadeur dans un film hollywoodien. Puisqu’il y a généralement moins de poids sur l’essieu arrière de la voiture, les voitures à propulsion arrière ont intrinsèquement moins de traction que les autres (d’où la capacité de faire patiner les roues). Cela signifie que lorsque les routes deviennent glissantes, les roues d’un système de propulsion arrière peuvent patiner plus facilement et la voiture peut devenir incontrôlable. Les systèmes de sécurité modernes comme l'antipatinage aident à éviter ce problème, mais si vous souhaitez apprendre cette technique de conduite avancée, suivez un cours de conduite professionnel. Une erreur peut provoquer un accident, une collision ou pire encore.

Bien sûr, il pourrait sembler que le fait de placer le moteur à l’arrière, sur l’essieu arrière, pourrait résoudre ce problème de traction. Porsche le fait depuis le début et la 911 est largement considérée comme la meilleure voiture de sport polyvalente au monde. C’est également la seule voiture grand public à moteur arrière actuellement en production, car cette configuration crée ses propres problèmes de maniabilité. Vous vous souvenez de la Chevrolet Corvair des années 1960? La dynamique de conduite inhabituelle créée par son moteur monté à l'arrière, entre autres choses, a inspiré la colère de Ralph Nader, qui a écrit le livre Dangereux à n'importe quelle vitesse et a condamné le Corvair. Mais beaucoup de gens – y compris de nombreux conducteurs expérimentés – ont estimé que Nadar s’était trompé et qu’aujourd’hui la Corvair est une voiture classique très convoitée. Qui avait raison? Ils l’étaient tous les deux, dans une certaine mesure. Mal faite, une voiture à moteur arrière peut être difficile à conduire. Bien fait, comme Porsche et Volkswagen l’ont prouvé, il peut en résulter une voiture amusante et sûre à conduire.

La propulsion arrière pose également quelques problèmes d’emballage. Pour donner suffisamment à l'arbre de transmission et au différentiel arrière (un mécanisme d'engrenage qui transfère la puissance de l'arbre de transmission aux roues). dégagement, un grand tunnel de transmission passant au milieu de la voiture est nécessaire, et il ronge un peu l'intérieur et le coffre espace. C’est de là que vient cette bosse au milieu de l’intérieur d’une voiture à propulsion arrière.

Essentiellement, la propulsion arrière est la solution la plus amusante mais la moins pratique. Le manque de traction peut rendre la conduite difficile si vous vivez dans une région très pluvieuse, enneigée ou verglacée, mais la plupart des voitures les plus performantes sont à propulsion. Il est difficile de discuter avec des démons de la vitesse comme la Ferrari 458 Italia et la BMW M5, toutes deux à propulsion arrière.

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Traction avant: le choix grand public

Les limites de la propulsion ont conduit les constructeurs automobiles à rechercher une alternative et ont proposé la configuration la plus populaire sur le marché aujourd'hui: la traction avant. La configuration privilégiée par la Honda Civic et la Toyota Camry est à l’opposé de la propulsion arrière, et pas seulement de manière évidente. Alors que la propulsion arrière offre le plaisir de conduire pour de nombreuses voitures de performance au détriment de l'aspect pratique, la traction avant donne la priorité à l'aspect pratique et au plaisir ensuite.

Un avantage évident de la traction avant est une meilleure traction: puisque le moteur repose sur les roues motrices, il y a plus de poids qui les pousse sur la route. Cela rend les voitures à traction avant plus faciles à conduire en hiver ou dans des conditions glissantes.

La traction avant est également plus indulgente. Son trait de conduite caractéristique est le sous-virage, la sensation que les roues avant ne tournent pas lorsqu’une voiture prend un virage. Lorsque la plupart des gens ont l’impression de perdre le contrôle de leur voiture, ils relâchent instinctivement l’accélérateur et braquent. Cette réaction instinctive fonctionne mieux avec la traction avant, mais elle pourrait provoquer un tête-à-queue dans une voiture à propulsion arrière qui survire.

Propulser les roues avant est peut-être plus sûr, mais c'est aussi moins agréable. Demander aux roues avant de faire la conduite, le freinage et la direction est un défi de taille; les gens ne sont pas très doués pour le multitâche, et les voitures non plus. Les voitures puissantes à traction avant ont un « couple de direction », dans lequel les roues sont tirées dans différentes directions par la puissance du moteur lorsque la voiture accélère. Ce n’est certainement pas amusant, et c’est pourquoi la plupart des voitures sportives à traction avant sont de petites voitures à hayon moyennement puissantes comme la Ford Focus ST, la Mazdaspeed3 et la Volkswagen GTI.

Après tout, la traction avant est plus une question d’emballage que de performances. La plupart des voitures à traction avant ont une « boîte-pont », qui combine la transmission et l'essieu avant en une seule pièce (d'où son nom), mais fonctionne de la même manière qu'un système de traction arrière normal. En plus d'être plus compacte qu'une transmission et un essieu séparés, une boîte-pont permet également aux voitures à traction avant de monter leur moteur latéralement. Cela permet d'avoir un compartiment moteur plus petit, laissant plus de place à la cabine passagers. L’absence de tunnel de transmission et de différentiel arrière augmente également l’espace intérieur et le coffre – il n’y a pas de bosse au milieu de l’intérieur de la voiture.

Vue de trois quarts avant de l'Audi R8 2013Transmission intégrale: le meilleur des deux mondes ?

Propulser seulement deux roues, que ce soit à l’avant ou à l’arrière, présente clairement des limites ainsi que des avantages. Alors qu’en est-il d’alimenter les quatre ?

Il existe plusieurs façons de procéder. Les constructeurs automobiles font généralement référence aux « quatre roues motrices » et à la « transmission intégrale » comme des choses différentes, et il existe en fait deux systèmes différents. Le premier et original système, la transmission intégrale, largement connu sous le nom de « 4X4 », consiste à rediriger la puissance de la transmission vers les roues arrière et avant. via un dispositif mécanique appelé « boîte de transfert ». Il s’agit du système préféré pour les véhicules tout-terrain, comme les Jeeps, du type généralement accompagné de « 4×4 ». décalcomanies. C’est de cela dont parlent généralement les gens lorsqu’ils utilisent l’expression « quatre roues motrices ».

Depuis le siège du conducteur, les véhicules à quatre roues motrices semblent résolument old school. La plupart des véhicules compatibles 4X4 exigent que les conducteurs passent manuellement en transmission intégrale avec un levier monté à côté du levier de vitesses, ou sur les véhicules tout-terrain de luxe, il y a un bouton spécial à appuyer. La plupart du temps, les véhicules équipés d'un système 4X4 n'utilisent que les deux roues motrices pour se déplacer, jusqu'à ce que les choses se corsent. Puisqu’ils sont principalement conçus pour la conduite tout-terrain, les véhicules 4×4 s’appuient également sur des rapports bas pour améliorer et gérer la traction. Si vous avez déjà fait du VTT sur des terrains variés, vous savez que pouvoir changer de vitesse peut vraiment rendre les choses plus faciles. C'est la même chose avec les 4x4: leur faible rapport peut limiter les accélérations et la tenue de route ennuyeuse, mais ils sont également capables de surmonter les obstacles qui bloqueraient les véhicules sans système 4X4.

Une fois sortis du terrain accidenté, la plupart des véhicules dotés de la capacité 4X4 peuvent revenir en mode deux roues motrices et rouler normalement. Voici de l'action en 4X4 dans une Jeep et un Range Rover :

La deuxième option, la plus populaire, est une variante de transmission intégrale gérée par l'électronique communément appelée « transmission intégrale » ou AWD. Encore une fois, une boîte-pont alimente les roues avant avec un deuxième arbre de sortie envoyant la puissance aux roues arrière. Parce qu’elle ne nécessite pas de différentiel avant bas, il s’agit de la configuration préférée pour les voitures de route et les multisegments comme une Subaru Forester.

Les systèmes de transmission intégrale contrôlés par ordinateur des nouvelles voitures et SUV permettent de les conduire comme n'importe quelle autre voiture: il suffit de monter et de partir. Il n’y a généralement pas de boutons à pousser ni de leviers à tirer, le système AWD est « activé » tout le temps. Les ordinateurs surveillent la vitesse des roues et peuvent envoyer de la puissance aux roues qui ont le plus d'adhérence à la volée. Par conséquent, les voitures et les SUV à traction intégrale ont tendance à se comporter davantage comme leurs homologues à deux roues motrices sur la route. Les ingénieurs peuvent faire varier la répartition de puissance avant-arrière, offrant ainsi différentes caractéristiques pour différentes situations de conduite. La conduite sur route ouverte pourrait favoriser davantage de puissance aux roues avant pour une croisière facile et une meilleure consommation d'essence, tandis que en conduisant dans la neige, toutes les roues travailleront pour maintenir la traction, le tout sans qu'aucune modification ne soit apportée par le conducteur. Différentes voitures utilisent les systèmes AWD de différentes manières. Le SUV multisegment familial pourrait bien envoyer la majeure partie de sa puissance aux roues avant, mais pour supercars comme l'Audi R8 ou la Lamborghini Gallardo, plus de puissance aux roues arrière se traduit par une meilleure accélération. Il s’agit d’un type de système flexible.

Y a-t-il des inconvénients à la transmission intégrale? Les systèmes de transmission intégrale ajoutent du poids et de la complexité à une voiture, et le moteur doit travailler plus fort pour faire tourner les quatre roues selon les besoins. Cela signifie que l’économie de carburant en prend un coup et que les prix de base des versions AWD des voitures qui l’ont en option sont plus élevés que leurs versions à deux roues motrices. Les acheteurs doivent également être à la recherche du bon type de voiture: à part les VUS, certaines berlines de luxe et presque toutes les Subaru, les choix sont également limités, mais vous pourriez être surpris de voir quel genre de voitures tu peux maintenant, obtenez avec la traction intégrale.

Mais attendez, il y a plus.

Des moteurs électriques et une approche plus simplifiée

Les véhicules hybrides et électriques (VE) apportent sur le marché un nouveau type de transmission intégrale: ils peuvent utiliser des moteurs électriques pour alimenter directement des roues individuelles. dans la roue elle-même, aucun arbre de transmission, boîte de transfert ou transmission compliquée requis.

Le Mercedes-Benz SLS AMG à propulsion électrique est une version alimentée par batterie de la meilleure voiture de sport de Mercedes. Il remplace le moteur V8 unique et la transmission conventionnelle de la version essence par quatre moteurs électriques. Non seulement ils confèrent à cette voiture de sport électrifiée l'équilibre et l'adhérence d'une transmission intégrale, mais les quatre roues motrices les moteurs peuvent également être utilisés pour freiner des roues individuelles dans les virages, tirant ainsi la voiture dans le virage approprié doubler. Voici une vidéo du SLS AMG EV en action montrant ce qui est possible avec des moteurs électriques dans chaque roue.

L’approche à moteurs multiples peut également bien fonctionner avec une voiture hybride. Le Porsche 918 Spyder est certainement l’hybride rechargeable le plus scandaleux jamais fabriqué, et il utilise deux moteurs électriques; un pour entraîner les roues avant et un autre attaché à son moteur V8 de 4,6 litres à l’arrière de la voiture. Les moteurs électriques sont contrôlés par ordinateur et permettent également à la voiture de rouler uniquement à l'électricité, ce qui donne une consommation d'essence étonnante de 918 pour une voiture aussi performante. Le prochain Acura NSX (ci-dessous) utilise trois moteurs: un pour chaque roue avant et un autre associant les roues arrière à un moteur à essence V6 de 3,5 litres. L’avenir est grand ouvert en ce qui concerne les nombreuses façons dont les moteurs électriques peuvent être utilisés dans les voitures.

Les Britanniques sont autorisés à passer des précommandes pour la prochaine Acura NSX construite aux États-Unis

Dans le populaire Voiture électrique Tesla Model S, un seul moteur électrique de la taille d’une pastèque est positionné entre les roues arrière. Étant donné que les moteurs électriques produisent de l’énergie sur une plage beaucoup plus grande que les moteurs à essence, la plupart des voitures électriques n’ont pas de transmission au sens habituel du terme. Autrement dit, il n'y a pas de vitesse à changer car le moteur électrique est connecté presque directement aux roues motrices, avec peut-être un simple réducteur entre le moteur et la roue. Pour aller vite, le moteur électrique tourne simplement plus vite, aucun engrenage supplémentaire n'est nécessaire. La capacité de produire des voitures sans transmission compliquée réduit le poids, le coût et la complexité des véhicules. constructeurs automobiles et permet également une conduite très silencieuse et douce, ce que la plupart des voitures électriques sont connues pour. La transmission de la plupart des voitures électriques est en réalité très simple par rapport aux voitures à essence et pourrait conduire à une fiabilité accrue et à une réduction des coûts de réparation pour les propriétaires.

Cela soulève la question suivante: avec autant de moteurs entassés dans un seul véhicule, comment déterminer la puissance d'une voiture hybride ou électrique? Le moyen le plus simple consiste à additionner la puissance du moteur et de chacun des moteurs électriques; les constructeurs automobiles appellent cela « la production totale du système ». Prenez la Porsche 918 Spyder évoquée plus haut: c’est de l’essence Le moteur produit 608 ch, son moteur électrique avant produit 127 ch et son moteur arrière produit 154 ch. Cela porte le total général à 887 ch !

Bien entendu, la puissance de sortie des moteurs électriques est généralement mesurée en kilowatts (kW) et non en chevaux-vapeur. Comment convertir des kilowatts en chevaux-vapeur? Multipliez simplement le nombre de kilowatts par 1,341 (soit: 100kw x 1,341 = 134 chevaux).

Il convient également de noter que, dans les véhicules hybrides, les moteurs électriques ne peuvent fournir de l'énergie que lorsque leurs batteries sont chargées, de sorte que toute cette énergie peut ne pas être disponible à tout moment. Les hybrides ont souvent différents modes de conduite qui donnent la priorité à la conduite entièrement électrique, à l’économie de carburant ou aux performances en faisant varier la combinaison d’essence et d’énergie électrique envoyée aux roues. Ces systèmes varient d'un modèle à l'autre.

Si vous avez une question sur les transmissions, faites-le-nous savoir dans les commentaires.