Crabots, Synchros, Auto, ce qu’il faut savoir sur les boîtes de vitesses des anciennes

La ou plutôt les boîtes de vitesses sont des organes plus qu’importants dans le fonctionnement d’une automobile. Presque toutes en ont. Mais surtout, les boîtes de vitesses ont connu beaucoup de variante. Si vous vous posez la question de savoir comment fonctionne celle de votre auto, on essaye d’y répondre ici.

Introduction : pourquoi les voitures ont-elles des boîtes de vitesses ?

Il existe des voitures sans boîte de vitesses. Si si, par exemple la Howmet TX dont on parlait dans cet article. C’est quelque chose que l’on retrouve aussi sur les autos électriques, quoi qu’elles se dotent de plus en plus d’une boîte, lorsque le moteur est centralisé. Quoi qu’il en soit cette particularité nécessite d’avoir beaucoup de couple pour entraîner les roues.

Le principal avantage d’une boîte de vitesses c’est ça : pouvoir soulager les efforts demandés au moteur pour entraîner les roues à telle ou telle vitesse. Comment ? En modifiant le rapport de transmission. Ainsi on passera d’une vitesse de rotation du moteur qui est limitée (entre 1000 tr/min et, en gros, 4000 tr/min pour une ancienne “classique”) à une plus grande plage de rotation des roues. Ainsi avec les engrenages de la boîte, on pourra faire tourner le moteur à 1500 tr/min et les roues à 500 tr/min par exemple. La vitesse de l’auto augmentant, on pourra ramener la vitesse de rotation des roues de plus en plus près de celle du moteur, voire faire tourner les roues plus vite que le moteur.

Ainsi les efforts sont plus faibles lorsque le rapport de boîte est réducteur.

Voilà, ça c’est la base.




Les différents types de boîtes de vitesse

Avant de parler des types de boîte on va reprendre la base du fonctionnement. Les rapports de boîte sont des pignons qu’on engage. Ils sont fixés sur l’arbre secondaire, relié au pont, qui entraînera les roues motrices. La puissance arrive de l’arbre primaire, relié à l’embrayage.
Pour engager un rapport, on met ces pignons de boîte en contact avec les pignons fixés à l’arbre primaire. L’engrenage va transmettre la puissance, le rapport entre le nombre de dents du pignon fixé sur l’arbre primaire et le nombre de dents du pignon fixé sur l’arbre secondaire donne le rapport de réduction ou de démultiplication.

Si vous vous posez des questions sur le rôle de l’embrayage, c’est simplement de permettre à l’arbre primaire de se désolidariser du moteur, donc de tourner à une vitesse différente. Le patinage de l’embrayage permettra de ramener progressivement la vitesse de l’arbre primaire à la vitesse du vilebrequin donc du moteur.

Pour engager ces rapports, on trouvera différents types de boîtes de vitesses.

Les boîtes non-synchronisées

Avant que n’arrive la superbe invention qu’était la boîte synchronisée, les boîtes de vitesses n’avaient que des baladeurs. On engageait donc les rapports en faisant jouer la tringlerie, qui transmet le mouvement aux fourchettes qui vont pousser le pignon, fixé sur l’arbre secondaire, et mettre en contact les dents des deux roues.

Sauf que les pignons fixés sur l’arbre primaire tournent à une certaine vitesse, et ceux de l’arbre secondaire à une autre. Il faut donc être délicat et pratiquer la technique du double débrayage. Cette technique permet de faire tourner les pignons des deux arbres à des vitesses proches, sinon similaires. L’intérêt c’est que les deux pignons, vont se solidariser avec moins de heurts et le rapport va “entrer” et s’engager…

C’est ce type de boîte que l’on retrouvera sur les autos les plus anciennes. Notre doyenne sur News d’Anciennes, à ce jour c’est la Georges Irat Roadster dont vous trouvez l’essai ici. Et cette auto disposait d’une boîte de vitesses à trois rapports, non-synchronisés. Pas facile de faire passer les rapports sans craquements, en particulier lors du rétrogradage. La conduite de voitures dont la boîte n’est pas synchronisée demandera une certaine habitude ou au moins un petit entraînement.

Les boîtes synchronisées

Les boîtes de vitesses synchronisées sont devenues la norme. Elles comportent plus d’éléments, sont donc plus complexes, mais beaucoup plus simples à utiliser.

Dans ce cas, les pignons sont dits “pignons fous”. Ils tournent sur l’arbre secondaire sans en être solidaire, avec des roulements entre les éléments. Ils sont entraînés par l’arbre primaire mais ne transmettent aucune puissance à l’arbre secondaire. C’est là qu’intervient la synchro. Les fourchettes commandées par la tringlerie ne vont pas faire bouger les pignons, mais ces synchros, liées à des crabots. Elles sont fixées sur l’arbre secondaire via des cannelures et peuvent se déplacer axialement.
Celles-ci comportent des dents qui vont se solidariser au pignon. Ainsi lorsque l’on passera la première, on amènera le crabot en contact avec le pignon correspondant. Avant cela, la synchro aura permi de faire tourner les deux parties à la même vitesse. On transmettra donc la puissance via le crabot, à l’arbre secondaire, avec le rapport défini une nouvelle fois par le nombre de dents. Pour passer la seconde, la fourchette viendra désolidariser le crabot du pignon de première et le solidariser avec le pignon de seconde. Les deux pignons étant en rotation, les efforts sont bien moindres et les rapports s’engagent de façon plus souples.




D’abord les boîtes de vitesses n’ont été que partiellement synchronisées. Par exemple une Citroën Traction voit son premier rapport non synchronisé, mais une synchro est installée entre la seconde et la troisième vitesse. Ensuite, et jusqu’à maintenant, les boîtes de vitesses ont été dotées de synchros dès la première.

Sur de nombreuses anciennes, les synchros peuvent poser problème et votre serviteur sait de quoi il parle avec sa Simca 1100 ! Sur les boîtes Simca, les synchros sont pourtant fabriquées selon un brevet Porsche. Cela n’empêche pas des faiblesses, dans notre cas, la synchro de seconde, il est vrai très sollicitée.

Les boîtes à crabots

Les boîtes de vitesses à crabots se passent de synchros ! On se rapproche du système des boîtes “originelles”, mais en conservant les pignons fous. Ce sera donc le crabot qui sera amené en contact avec le pignon et qui transmettra la puissance à l’arbre secondaire.

Ce système est utilisé dans les autos de compétition ou dans les motos. La boîte de vitesses est donc plus simple, moins lourde et plus compacte. On peut pratiquer la technique du double débrayage, du talon-pointe qui permet de remettre un coup de gaz avant d’engager un rapport et qui facilite le passage du rapport sans heurt. Mais en maîtrisant bien son sujet, en connaissant les bien le fonctionnement de l’auto, on arrive même à savoir à quel régime et quelle vitesse le pignon de tel ou tel rapport tourne à la même vitesse que l’arbre secondaire. Théoriquement, on peut donc passer une vitesse… sans débrayer !

C’est ce système qu’on retrouve sur la Crosslé 90f, la formule Ford de la Classic Racing School qu’on a piloté dans cet article.

Les boîtes automatiques

Sur une boîte de vitesses automatique, on ne touche à rien. Pas d’embrayage à gérer, pas de changement de vitesse. La boîte de vitesse automatique va gérer toute seule quel rapport doit être engagé pour que la vitesse engagée génère le moins d’effort possible, tout en s’accommodant de la demande de puissance demandée par le conducteur, via l’accélérateur.

Sur les anciennes, les boîtes automatiques sont souvent bien plus lentes que les boîtes de vitesse actuelles. En effet, le développement de l’électronique a permis la multiplication des capteurs. En multipliant ceux-ci, la commande boîte gagne des informations qui l’aideront à déterminer quel rapport engager.
La plupart du temps, les boîtes automatiques sont actionnées via des embrayages qui agissent sur des trains épicycloïdaux. Ces boîtes sont donc bien plus complexes, il faudra en effet contrôler l’état des pignons, mais aussi des actionneurs, souvent hydrauliques.

Pour l’anecdote, lors de la visite de l’Auto Sport Museum, à voir ici, on a pu découvrir que le père de la transmission était français, Gaston Fleischel, et que son invention a été montée sur des Citroën B14, des Peugeot 402 avant qu’on ne la lui vole !

Particularité : les boîtes semi-automatiques

Quand on parle de boîte de vitesses semi-automatiques, ce n’est pas le passage des vitesses qui est automatisé. Le fonctionnement reste le même qu’une boîte synchronisée classique. Ces boîtes ont eu divers noms, un des plus anciens exemples est la boîte Cotal que l’on retrouvait dès avant-guerre, notamment sur les autos françaises. La commande de boîte se fait via un minuscule boîtier affectueusement appelé le “moutardier”, du fait de sa forme. Chez Porsche, avec l’apparition de la 911, on a introduit la Sportomatic. Chez Simca, c’était simplement la Ferodo.

En fait c’est l’embrayage qui est automatisé. Lorsque le conducteur agît sur le levier de vitesse, l’embrayage se fait seul.

Les boîtes variomatic

Oubliez ici les pignons, les arbres et les synchros. Sur ces boîtes ce sont des poulies et des courroies qui entrent en jeu. Les poulies sont coniques, ce qui a pour avantage de n’avoir pas à changer de poulie pour changer le rapport de démultiplication. La vitesse fait bouger des poids qui entraînent les poulies vers l’intérieur ou l’extérieur, faisant varier la démultiplication… d’une roue. En effet, chaque roue a sa poulie. Le glissement de la courroie sur sa poulie sert de différentiel !

C’est un système qui a particulièrement été monté sur les DAF, notamment accolé à un moteur Cléon.

Conclusion

Voilà, vous ne savez pas comment démonter une boîte de vitesses, mais vous savez comment cela se passe à l’intérieur. Les boîtes de vitesses ont évolué avec l’automobile, la technologie a été améliorée, dans le but de faire progresser les performances, mais aussi l’agrément de conduite. Et on est pas au bout de nos surprises. Les boîtes pilotées à double embrayage permettent de supprimer les ruptures de couple, en faisant en sorte que le rapport supérieur soit engagé en même temps que le rapport actuel.
Et ce sont ces boîtes que l’on trouve notamment… sur des voitures électriques, qui pourraient théoriquement s’en passer !


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Benjamin on Email
Benjamin
Redac-Chef à News d'Anciennes
Passionné d'automobile ancienne, il a créé News d'Anciennes en 2013 à force de se balader sur les salons sans savoir quoi faire de ses photos.
Conducteur occasionnel de Simca 1100 il adore conduire les voitures des autres, dès qu'elles sont un peu plus rapides !

3 commentaires sur “Crabots, Synchros, Auto, ce qu’il faut savoir sur les boîtes de vitesses des anciennes”

  1. Principalement ce n’est pas le glissement de la courroie de transmission qui assure la fonction de différentiel dans le cas de la DAF mais c’est le fonctionnement différentiel de chacun des variateurs droite et gauche qui sont indépendants l’un de l’autre. C’est comme si deux scooters prenaient un virage côte à côte.

  2. Bonjour,

    Toujours ravi de lire NDA… merci de vos nombreux sujets très intéressants.

    En revanche, pour cet article, il me semble qu’il y a un souci de clarté.
    Je m’explique : ou vous avez affaire à des néophytes en mécanique, et l’article est très complexe voire incompréhensible car beaucoup de termes techniques non expliqués (crabot par exemple…) ou vous avez affaire à des lecteurs qui connaissent un peu les termes et qui n’auront pas besoin de lire l’article car ils connaissent déjà le fonctionnement d’une boite. En effet, si vous connaissez le crabot, les arbres secondaires et primaires, baladeur (Sony ?), fourchettes (Guy Degrenne ?), je pense qu’une boite de vitesse a peu de secrets pour vous.
    Mais, avec mes très petites connaissances en mécanique, j’avoue que l’article reste relativement obscur.

    Toujours enclin à me remettre en question, je vais peut-être essayer de me mettre à la page en mécanique car le népohyte est perdu !

    Merci pour votre blog !

  3. Merci pour cet article.
    Une correction toutefois sur la boite Cotal: Vous indiquez « Le fonctionnement reste le même qu’une boîte synchronisée classique », alors que la conception est complètement différente. Il s’agit d’une boite à trains épicycloïdaux (2 trains montés en série).
    Les 4 vitesses sont obtenues par l’immobilisation des couronnes et des planétaires des 2 trains par électro-aimant.
    La marche arrière est obtenue par un inverseur mécanique, on dispose donc de fait de 4 vitesses en marche arrière également .

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