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Zitiervorschau

LA BOITE DE VITESSES SEQUENTIELLE

Une boîte de vitesses séquentielle est une boîte manuelle avec changements de rapports automatisés. Cette technique, utilisée par l'intégralité du plateau de Formule 1, est reprise progressivement par les constructeurs spécialistes et généralistes. Il ne faut cependant pas la confondre avec la boîte de vitesses dite automatique car elle offre un avantage de taille : un meilleur rendement.

Le confort de conduite que procure la boîte de vitesses automatique est indéniable : pas d'action sur la pédale d'embrayage, pas de levier de vitesse à manipuler, impossibilité de faire des sur-régimes moteurs et démarrage en côte facilité. Mais cette technologie a aussi les inconvénients d'un coût de fabrication élevé et d'augmenter la consommation de carburant.

Alors comment allier la performance d'une boîte de vitesses manuelle et le confort d'utilisation d'une boîte automatique ? Tout simplement en automatisant la première. C'est la boîte de vitesses séquentielle. Si l'idée est toute simple, elle a tardée à paraître du fait de la technologie demandée qui n'était pas disponible jusqu'à présent. La Citroën DS a eu, par exemple, un embrayage automatique, mais sa fiabilité laissait à désirer.

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L'automatisation de l'embrayage

Avant d'automatiser le changement des rapports, il faut équiper la boîte d'un pilotage de l'embrayage. Le premier embrayage piloté réellement commercialisé est à mettre à l'actif de Saab en 1995, suivi de peu par la Renault Twingo Easy. Mais le changement des rapports restait manuel. La commande de la pédale d'embrayage était remplacée par un actionneur électrique. Les changements intervenaient lorsque le système détectait un effort sur le levier de vitesse (changement du rapport par le conducteur).

Commande de l'actionneur LuK SAC (Self Adjusting Clutch)

Ce système intégrait déjà une sécurité contre les sur-régimes. Par exemple, si le conducteur rétrogradait de la 5me à la 2me, au lieu de 5-4, l'embrayage laissait patiner le disque à la limite de la zone rouge moteur et cela jusqu'à un ralentissement suffisant de la vitesse du véhicule.

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Par la suite, sont apparues les boîtes de vitesses à commande séquentielle. L'embrayage est alors commandé par un boîtier électronique recueillant un ensemble de données telles que les couples et les régimes du moteur et de la boîte de vitesses.

Le spécialiste allemand de la transmission LuK propose déjà une évolution du pilotage de l'embrayage. Il a intégré un moteur électrique directement dans la butée d'embrayage. Le moteur électrique déplace un galet dans un ruban spiral. Son produit, le LuK EZA, n'a donc plus recourt à un actuateur externe. L'ensemble est à la fois plus compacte, plus léger, plus rapide et plus précis.

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La boîte de vitesses séquentielle (ou robotisée)

Ensuite, la boîte de vitesses est automatisée.

Les rapports changent automatiquement en fonction de plusieurs données telles que les régimes du moteur et de la boîte de vitesse ou de la position de l'accélérateur. Ils peuvent aussi être commandés directement par le conducteur qui dispose d'un programme de commande manuelle (ou sport…). Il utilise, dans ce cas, le levier de vitesse ou des palettes (contacteurs sur mini levier) situées derrière le volant.

Palettes de changement des rapports Citroën C3 SensoDrive

La commande de la marche arrière reste cependant particulière. Afin d'éviter toute mauvaise interprétation, elle n'est pas accessible au volant, mais uniquement à partir d'une position du levier ou, suivant les constructeurs, d'un interrupteur sur la console centrale.

Un indicateur informe du rapport engagé.

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Les changements de rapports sont effectués par des vérins hydrauliques ou électriques positionnés à la place de la commande du levier de vitesse.

1 - Actionneur de commande de l'embrayage 2 - Actuateur de commande du changement des rapports 3 - Boîtier électronique

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A l'usage, les changements de rapports sont légèrement plus lents que la version manuelle tout en étant totalement acceptables pour une conduite non-sportive. Par contre, une bonne programmation du changement des rapports en fonction du régime et de la charge du moteur (couple moteur demandé par le conducteur) permet de diminuer la consommation et les émissions de gaz polluants. Une boîte robotisée récente change de rapports en 200 millisecondes. Ce changement est suffisamment rapide pour une conduite normale et mais a encore un potentiel de progression. Il faut savoir qu'une Formule 1 réalise la même fonction en vingt millisecondes… (source Renault). BMW est le premier constructeur à avoir commercialisé la boîte séquentielle. Il s'agit du modèle BMW M3 qui était équipé de la boîte SMG en 1996. Il est devenu un leader dans ce domaine. En collaboration avec Getrag et Sachs, ils ont conçu une commande robotisée spécifique. Les vérins sont alors placés à l'intérieur du carter, directement sur les axes de fourchette.

Système SMG 2me génération de la BMW M3. Grâce au système "Drivelogic", le conducteur peut adapter les caractéristiques des changements de vitesse de la boîte SMG à son style de conduite préféré, selon onze programmes de conduite. Pour augmenter la vitesse des rétrogradages et ajouter une note sportive, le moteur effectue automatiquement un "double débrayage".

Les vérins de commande sont pilotés par 12 électrovannes et un circuit d'huile à 85 bars.

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Si cette solution est plus onéreuse, elle permet en contre partie de réduire le temps de passage des rapports. BMW annonce une durée d'opération de 80 millisecondes avec la programmation extrême. La conduite sportive façon Formule 1 de route peut vraiment être reproduite dans ce cas…

Le système SMG est de plus accouplé au système DSC (ESP). Ce dernier intervient dans des situations routières délicates, par exemple au rétrogradage sur route glissante. Si le couple résistant est trop élevé sur les roues motrices suite à un débrayage ultrarapide, le système DSC empêche la voiture de se dérober.

La boîte a aussi un programme ''hiver''. Ce programme choisit automatiquement le deuxième rapport pour démarrer, l'embrayage fonctionnant alors tout en douceur.

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La boîte de vitesses séquentielle (ou robotisée)

L'équipementier allemand LuK, déjà fournisseur de la boîte séquentielle de l'Opel Corsa, propose une évolution tant en terme de confort qu'en terme de rapidité. La boîte robotisée LuK USG est capable de changer de rapports sans rupture de couple (le moteur continue de fournir un couple comme avec une boîte de vitesses automatique). Un second embrayage est monté sur le plus long rapport. Pendant les changements de vitesse des rapports inférieurs (2me dessin), cet embrayage se ferme pour transmettre aux roues l'énergie cinétique (inertie) du moteur. Il y a donc une continuité du couple qui améliore le confort des passagers. Une fois que le nouveau rapport est craboté, le deuxième embrayage s'ouvre progressivement (3me dessin).

Le premier embrayage, sur le volant moteur, n'est utilisé que pour le démarrage. La montée des rapports est rapide et précise. Pour les rétrogradages, le moteur accélère l'arbre primaire. Les éléments mécaniques de synchronisation ne sont plus nécessaires à partir de la 2me vitesse.

Une seconde boîte de vitesses, appelée LuK PSG, parvient même à transmettre une partie du couple moteur pendant le changement de rapport. Ce résultat est obtenu en utilisant un double embrayage sur le volant moteur. Chaque embrayage entraîne une boîte de vitesses. Un seul est ''collé'' à la fois. Le changement de rapport est en fait un changement de boîte de vitesses. Pendant qu'une boîte transmet le couple, l'autre prépare un nouveau rapport.

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Le meilleur rendement

Pourquoi le rendement de la boîte séquentielle serait-il meilleur que celui de la boîte automatique ? Il faut savoir qu'une boîte de vitesses automatique utilise une pompe hydraulique pour le changement des rapports, comme la boîte manuelle robotisée, mais aussi pour le fonctionnement de son convertisseur (remplace l'embrayage). L'énergie puisée est nettement plus élevée. De plus, la boîte de vitesses automatique accuse un poids de 1,5 à 2 fois plus élevé que son homologue manuel, même robotisé. Ci-dessous, l'analyse comparative des performances de la Citroën C3 en version 1,4i manuelle/automatique et en version 1,6i manuelle/séquentielle vous montre les écarts qu'il peut exister dans un modèle récent :

Citroën C3 1,4i boîte manuelle Puissance / Couple Poids mini Vitesse maximale accél. 1 000 mètres Consomm. Mixte CO2

75 ch / 118 Nm 1 005 kg 168 km/h 35,9 s. 6,2 L/100 km 148 g/km

75 ch / 120 Nm 1 039 kg 162 km/h 38,8 s. 7,1 L/100 km 170 g/km

Citroën C3 1,6i boîte manuelle Puissance / Couple Poids mini Vitesse maximale accél. 1 000 mètres Consomm. Mixte CO2

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Citroën C3 1,4i boîte automat.

110 ch / 147 Nm 1 063 kg 192 km/h 32,6 s. 6,5 L/100 km 155 g/km

Citroën C3 1,6i boîte SensoDrive 110 ch / 147 Nm 1 063 kg 192 km/h 34,0s. 6,2 L/100 km 148 g/km

Variation

+ 3,4% - 3,6% + 8,1% + 14,5% + 14,9%

Variation

0% 0% + 4,3% - 4,6% - 4,5%

La version 1,4i montre des performances plus faibles et surtout une consommation plus élevée en transmission automatique (+14,5%). Les accélérations de la version 1,6i SensoDrive sont légèrement plus faibles dues aux changements des rapports plus lents que la version manuelle. La consommation de la version 1,6i SensoDrive est légèrement plus faible due à une programmation électronique optimale des changements des rapports.

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