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Qu’est-ce qui se passe quand on change de vitesse?

Est-ce que vous vous êtes déjà demandés pourquoi il faut changer de vitesse quand on conduit la voiture? Et qu’est-ce qui cause le bruit ennuyeux quand on se trompe à embrayer?

Dans cette vidéo on va vous expliquer ce qui se passe quand on change de vitesse dans notre voiture, à travers l’explication du fonctionnement de l’embrayage et de la boîte de vitesse mécanique.

Dans notre vidéo précédente, on a découvert ce qui se passe quand on tourne la clé de contact pour allumer le moteur. Maintenant on va voir ce qu’il faut faire pour mettre en mouvement notre voiture.

Supposons que notre voiture soit au point mort, c’est-à-dire qu’il n’y a aucune vitesse engagée. D’abord on doit appuyer à fond le pédale d’embrayage qui se trouve à gauche. Ce pédale, à travers un système mécanique, relâche justement l’embrayage, c’est-à-dire un disque à haut coefficient de frottement qui permet d’unir ou séparer graduellement le mouvement du volant et du vilebrequin. Le disc est du coup éloigné du volant, déconnectant la rotation entre le moteur et la boîte de vitesse.

Maintenant, avec l’embrayage appuyée, on doit bouger le sélecteur de la boîte de vitesse sur la première. De cette manière, les engrenages de la première vitesse entrent en fonction. Maintenant que les engrenages sont connectés on peut soulever graduellement le pied du pédale d’embrayage pour reconnecter le moteur à la boîte de vitesse et faire partir la voiture. Dans cette boîte, on peut voir que les engrenages de la deuxième vitesse tournent aussi même s’il ne sont pas encore connectés au vilebrequin. Ceux-ci donc ne transmettent pas du mouvement aux organes successifs.

Le pédale d’embrayage a donc un rôle fondamental pour le changement de vitesse. En effet, si on utilisait la boîte de vitesse sans la séparer du moteur, on risquerait de l’endommager et on entendrait sûrement le bruit des dents des synchroniseurs en mouvement. Mais on va parler de ça à la fin de la vidéo.

Concentrons-nous maintenant sur le principe à la base de la boîte de vitesse. Vue que dans le moteur à combustion le rapport entre le couple moteur et tours est efficient dans un interval limité, la boîte est un composant mécanique qui s’occupe de modifier la caractéristique du couple moteur, pour permettre de sélectionner à chaque fois, sur la base de la vitesse du véhicule et du nombre de tours du moteur, un rapport de transmission différent, en fonction de si on se trouve dans les conditions de devoir partir depuis l’arrêt, ou si on est déjà en train de voyager à une vitesse déterminée.
Pour les premières vitesses, on aura un rapport de transmission avec le couple moteur élevé pour avoir une bonne accélération, mais en même temps notre voiture roulera plus doucement; c’est utile par exemple pour partir depuis l’arrêt ou pour parcourir une route qui monte. Quand la voiture accélère, on devra changer graduellement de vitesse les rapports successifs jusqu’à atteindre la dernière vitesse. Celle-ci aura une vitesse de rotation très élevée, mais en même temps elle aura un couple moteur plus bas qui se traduit en une accélération plus faible, utile par exemple sur une portion de route droite pour parcourir à vitesse constante.

Pour pouvoir changer le rapport en mouvement, chaque couple d’engrenage est équipée d’un synchroniseur qui permet aux arbres de sortie de synchroniser justement leur vitesse avant que les deux engrenage entrent en contact entre eux.
Si pendant cette phase, on changeait de vitesse sans avoir appuyé l’embrayage en avance, les dents du synchroniseur et de l’engrenage ne pourrait pas s’emboîter. Les arbres tournent à vitesses différentes et ils ne permettent pas au synchroniseur de synchroniser leur mouvement parce que le moteur continue a fournir sa rotation seulement à un entre eux. Tout ça est la cause du bruit classique qu’on entend chaque fois qu’on n’appuie pas à fond le pédale d’embrayage.

Maintenant on peut voir les autres rapports qui entrent en fonction: la deuxième, la troisième, la quatrième et la cinquième. La marche arrière, par contre, se comporte différemment.

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La marche arrière se différencie des autres rapports parce qu’elle possède un engrenage supplémentaire qui est interposé entre deux autres engrenages. De cette manière, l’arbre de sortie tournera dans le sens contraire. Il faut remarquer que la marche arrière n’a pas de synchroniseur, du coup il faut arrêter complètement les engrenages. On peut en effet insérer la marche arrière seulement quand notre voiture est complètement arrêtée.

Maintenant la rotation en sortie, à travers le différentiel et les arbres de transmission, est envoyée aux roues qui transmettent le mouvement à la voiture. Dans la prochaine vidéo on va expliquer leur fonctionnement et comment une voiture est capable de faire face à un virage.