Boîte de vitesses robotisée

Une boîte de vitesses robotisée est une boîte de vitessesmécanique à engrenages parallèles à laquelle est greffé unsystème automatisé électrotechnique, qui pilote les sélec-teurs et le ou les embrayages, souvent en association avecun système hydraulique, et qui se comporte :

• soit en mode automatique, comme une boîte auto-matique changeant les rapports au moment le plusopportun ;

• soit en mode manuel, auquel cas le conducteur peutchanger de rapport à l'aide de boutons, palettes, oud'un levier, à condition que les conditions ad hocsoient réunies (pour éviter sur- et sous-régime).

Cette boîte de vitesses ne comporte donc pas de pédaled'embrayage visible.On trouve ce type de système chez la plupart des construc-teurs sous différentes appellations[1], mais Renault a choi-si EDC[2].

Système automatisé pneumatique de poids-lourds.

1 Boîte manuelle robotisée

Les premières boîtes de vitesses robotisées ont étéconçues à partir de boîtes manuelles traditionnelles. Lapremière technique, conçue pour la compétition auto-mobile, repose sur des mécanismes hydrauliques, choisispour leur rapidité, qui reconstituent la séquence opéréemanuellement par le conducteur : débrayage, mouvementdes pignons, embrayage. Cette technique est arrivée ensérie sur la Ferrari 355 équipée de la boîte dite F1. Parla suite, BMW et Alfa Romeo produiront des systèmes

similaires, en réduisant les temps de passage des rapportsde chaque nouveau modèle, pour descendre aujourd'huisous les 100 ms.Parmi les constructeurs généralistes, des mécanismesélectriques, plus économiques mais plus lents, ont été pré-férés, tout en jouant le même rôle. On trouve de tellesboîtes dans les productions des groupes Renault, PSA,Fiat ou Toyota. Ce type de boîte remplace plutôt lesboîtes automatiques à convertisseur de couple, inadap-tées aux petits modèles, tandis que les boîtes manuellesrobotisées hydrauliques sont vendues pour leurs vertussportives.[réf. nécessaire]

2 Boîte robotisée à double em-brayage

Il existe également des boîtes robotisées à double em-brayage telles que :

2.1 Direct-Shift Gearbox (DSG)

Levier de commande d'une boîte automatique DSG.

La Direct-Shift Gearbox[Note 1], ou plus communé-ment boîte DSG, est la marque donnée à une boîtede vitesses à double embrayage et à commande électro-nique Volkswagen. La dénomination S-tronic, utilisée parAudi[3] désigne le même type de boîte de vitesses.Cette boîte de vitesses est inspirée de la boîte de vitessesà double embrayage PDK de Porsche utilisée dans les an-nées 80 par Porsche et Audi en compétition.

1

2 2 BOÎTE ROBOTISÉE À DOUBLE EMBRAYAGE

Le but de cette technique est d'allier les avantages desboîtes manuelles — un meilleur rendement, une excel-lente robustesse, un coût de fabrication réduit et le plaisirde la conduite sportive — à ceux des boîtes automatiquesà convertisseur de couple — le confort d'utilisation, unchangement de rapport sans à-coups et sans rupture detraction (appelée « rupture de charge »). Le coût et lepoids de ce type de boîte sont cependant similaires à ceuxd'une boîte automatique traditionnelle.Pour cela, la DSG se base sur le principe des embrayagesdoubles, dont la réalisation nécessita six années de coopé-ration entre Volkswagen et BorgWarner[4]. On parle dansle cas général de boîte à double embrayage DCT pour« Dual Clutch Transmission ».Quatre variantes ont été conçues par le groupe Volkswa-gen :

• en 2003 : six rapports à bain d'huile pour mo-teurs transversaux moyens (~350 Nm) [code interneDQ250],

• en 2008 : sept rapports à sec pour petits moteurstransversaux (~250 Nm) [code interne DQ200],

• en 2008 : sept rapports à bain d'huile (deux circuits)pour les gros moteurs longitudinaux Audi (~600Nm) [code interne DL501],

• en 2010 : sept rapports à bain d'huile pour grosmoteurs transversaux (~600 Nm) [code interneDQ500].

2.1.1 Principe

2 4 6

1 3 5

Vilebrequin (Moteur)

sortiede boîte

de vitesses

Joint de cardan

Boîte de vitessesDouble embrayage

Illustration schématique des deux embrayages.

Fonctionnement La boîte de vitesses DSG se com-pose en réalité de deux demi-boîtes traditionnelles pla-cées en parallèle. Leur structure est semblable à une boîtede vitesses manuelle. La première demi-boîte se composedes rapports impairs (1-3-5) et de la marche arrière, alorsque la deuxième utilise les rapports pairs (2-4-6). La DSGnécessite donc deux embrayages - en bain d'huile[3] - spé-cifiques auxquels le couple est transmis[5].

L'originalité de cette boîte par rapport à une boîte tra-ditionnelle réside dans sa transmission ininterrompue ducouple, évitant ainsi les à-coups de la boîte. En effet, lors-qu'un rapport pair est engagé, le rapport impair suivantest pré-sélectionné, c'est-à-dire que les pignons sont pré-engrenés[6]. Ainsi, lors du passage suivant, le rapport estdéjà engagé, si bien que le laps de temps entre le pas-sage d'un rapport à un autre n'est pratiquement dû qu'àl'ouverture et la fermeture de l'un des deux embrayages[5].Selon Volkswagen, le temps de réponse est de l'ordre dehuit millisecondes[7].

“Saut” de rapports L'inconvénient de cette concep-tion, essentiellement pour le sport automobile, se poselors d'un passage rapide de plusieurs rapports— un rétro-gradage le plus souvent — en très peu de temps. En effet,si le temps de passage entre deux rapports consécutifs esttrès faible, celui entre deux rapports non consécutifs estbien plus long qu'une boîte traditionnelle[5].Néanmoins, ce problème est pris en compte lors dela conception de la boîte, et le rapport présélection-né peut être différent du rapport consécutif. Selon lesconfigurations de la charge, totale (lorsque la pédaled'accélérateur est enfoncée) ou partielle, le rapport pré-sélectionné varie[8].

Tableau des “sauts” de rapports possibles.

2.1.2 Conception

Module mécatronique Le module mécatronique,composé du calculateur électronique et d'une unité de pi-lotage électrohydraulique (le “labyrinthe”), gère la boîte :le débit d’huile de refroidissement, les valves de modula-tion de pression, soupapes de déclenchement, etc. Douzecapteurs et plusieurs calculateurs annexes envoient dessignaux à cette unité de pilotage centrale. Ce dernieradapte les positions des embrayages, celles des position-neurs hydrauliques à l'engagement d'un rapport, ainsi quela pression principale[6]. Le module est implanté directe-ment dans la boîte, si bien que l’interface vers le véhicules’effectue par le biais d’une prise multibroches unique[5].

Double embrayage Le couple est initialement trans-mis au volant bi-masse, en passant par un arbre canneléjusqu'au moyeu d’entrée de l’embrayage. De là, un disqueentraîneur permet le passage du couple dans le carterd’embrayage, plus précisément dans le disque support delamelles externes du premier ou du second embrayage, et

2.3 Boîte de vitesses automatique Renault (EDC) 3

Coupe d'une boîte DSG en exposition au German Museum ofTechnology Berlin. Les deux disques d'embrayages sont visibles.

dans le moyeu principal. Ce dernier est guidé sur l’arbred’entrée par le biais de deux cages à aiguilles[5].La compensation des pistons d’activation des embrayagesest réalisée hydrauliquement en agissant à l’encontre desressorts de rappel. L’huile sous pression est pour ce-la acheminée dans la chambre d’embrayage via des ca-naux axiaux au travers d’une entretoise tournante. Cettealimentation en huile est certes continue, mais elle estpilotable. Un capteur de température implanté dans lachambre permet de suivre l’évolution de la températurede l’huile cisaillée, et de piloter le débit d’huile[5].Étant donné le débit d’huile de 20 l/min et la capacitéde stockage calorique importante de la boîte DSG, despointes de puissances dissipées par frottements peuventatteindre jusqu’à 70 kW. La transmission du couple de350 Nm s’effectue avec une pression de consigne de 10bars[5].

2.1.3 Utilisation

La boîte DSG est une boîte de vitesses automatique.L'utilisation de cette boîte correspond à l'utilisationd'autres boîtes complètement automatiques. La seule ac-tion du conducteur consiste à manipuler le levier de vi-tesse au démarrage, pour reculer, pour se garer ou dansdes situations particulières, comme pour changer un rap-port trop élevé dans des pentes trop fortes. Si le conduc-teur souhaite un choix de vitesse manuel, il peut le dé-clencher avec un changement de vitesse au volant ou enactionnant le levier de vitesse (en avant ou en arrière) dansun second passage.

2.2 Porsche DoppelKupplung (PDK)

Le Porsche DoppelKupplung (PDK) est une boîte ro-botisée à double embrayage (inspiratrice des boîtes DSG)et à sept rapports. Elle s’utilise en mode manuel ou au-tomatique, le changement des rapports est ultra rapide etsans rupture de couple pour de meilleures accélérations etune réduction de la consommation. L'étagement des sixpremiers rapports est sportif, le septième se contentant

d'améliorer la consommation à vitesse constante (over-drive).La boîte de vitesses PDK dans son principe, date du mi-lieu des années 80. En effet, Porsche a initialement dé-veloppé cette boîte de vitesses pour la compétition. Desvoitures comme la Porsche 962 ou l'Audi S1 (au RAC1985 notamment) ont été équipées de cette boîte de vi-tesses qui comportait six vitesses et des embrayages à sec.

2.3 Boîte de vitesses automatique Renault(EDC)

Le sigle EDC désigne une boîte de vitesses automatiqueà double embrayage[2] et à 6 rapports. Elle s’utilise aussibien en mode automatique qu'en mode manuel synchro-nisé. Dans les deux cas, le changement des rapports estultra rapide et sans rupture de couple, privilégiant la per-formance ou l'économie au travers d'un sélecteur manuel.En 2013, ces boîtes de vitesses sont disponibles sur Clio,Mégane, Scenic et Captur.En 2015 la boite EDC est proposée sur la Renault TwingoIII et la Renault Kadjar.

3 Notes et références

3.1 Notes

[1] En allemand, il s’agit de la « DirektSchaltGetriebe ».

3.2 Références

[1] Sensodrive ou BMP6 chez Citroën, Quickshift, Selespeedou TCT chez Alfa Romeo, F1 chez Ferrari, DSG chezVolkswagen, PDK chez Porsche, Powershift chez Ford,etc.

[2] Boîte automatique EDC (Efficient Dual Clutch), sur le siterenault.com

[3] « Glossaire Audi - Boîte mécanique automatisée (DSG) »,sur Audi

[4] Magazine Evo n° 30, juin 2008.

[5] « La boîte DSG », sur Forum Auto, p 1

[6] « Boîte DSG - Boîte de vitesse mécatronique VW », surGralon

[7] (en) « Twin Clutch / Direct Shift Gearbox (DSG) », surAbout.com

[8] « La Boîte DSG », sur Forum Auto, p 2

• (de) Cet article est partiellement ou en totalité is-su de l’article de Wikipédia en allemand intitulé«Doppelkupplungsgetriebe » (voir la liste des auteurs).

4 3 NOTES ET RÉFÉRENCES

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4 Sources, contributeurs et licences du texte et de l’image

4.1 Texte• Boîte de vitesses robotisée Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Bo%C3%AEte_de_vitesses_robotis%C3%A9e?oldid=118594160Contributeurs : Jef-Infojef, Koko90, Motodashi, Padawane, Stanlekub, Arnaud.Serander, Gzen92, Jerome66, Flo, Pautard, Ascaron, Ste-phane.lecorne, Jarfe, Asram, JAnDbot, Asmoth, Fabriced28, VonTasha, Piston, Salebot, Laddo, Skiff, Warinhari, Amstramgrampikepike-colegram, Wiki4ever~frwiki, ZetudBot, Factory, FrankyLeRoutier, Jacques Ballieu, Lomita, L-A.Campy, Salsero35, Fra Kaz, Franz53sda,Limolim, 0x010C, MerlIwBot, OrlodrimBot, Pano38, Firebladeur, KoolDaddy, OrikriBot, Addbot, HunsuBot et Anonyme : 33

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