Les transmissions

Une fois que vous aurez trouvé la solution des deux problèmes précédents, attelez-vous à celui-ci.

Les autos, les navires et même plusieurs moteurs stationnaires sont pourvus d'une transmission qui permet de faire des changements de vitesse. Changer de vitesse, c'est modifier la relation qui existe entre la vitesse du moteur et celle des roues. En déplaçant le levier de changement de vitesse, on peut obtenir Tune ou l'autre de plusieurs vitesses.

La fig. 102 donne une idée de la manière dont sont agencés les engrenages dans la presque totalité des transmissions conventionnelles d'auto. On y voit les engrenages tels qu'ils apparaissent au neutre, en première, en deuxième et en grande vitesse.

On observera que les engrenages coulissants peuvent glisser le long d'un arbre à cannelures (splined shaft) qui tourne en même temps qu'eux. La roue menante (drive gear), de même que tous les engrenages de vitesse, se trouvent situés sur un arbre intermédiaire ou de renvoi (countershaft) placé au-dessous des engrenages coulissants. Pouvez-vous indiquer de quelle manière la force motrice du moteur se transmet dans le cas de chacune des vitesses et de la marche arrière d'une auto ?

De manière à vous procurer toutes les données possible, disons que l'engrenage moteur (pinion gear) que l'on aperçoit en haut, à gauche de chacun des croquis de la fig. 102, tourne à la vitesse du moteur soit à 500 révolutions par minute. Cet engrenage possède 18 dents, tandis que l'engrenage menant, placé immédiatement au-dessous, en a 30. L'engrenage de deuxième vitesse a 24 dents et la première roue coulissante placée sur l'arbre du différentiel en possède 24, tandis que la deuxième roue coulissante a 30 dents. L'engrenage de petite vitesse a 15 dents, tandis qu'on en compte 12 sur la roue de marche arrière et l'engrenage intermédiaire. Avec tous ces détails, pouvez-vous trouver à quelle vitesse tournera l'arbre du différentiel, en révolutions par minute, pour chacune des positions de première, deuxième et grande vitesse, ainsi que pour la marche arrière ?

Réponse

Examinez bien d'abord le diagramme de la transmission en première ou petite vitesse. La force motrice est transmise par l'engrenage moteur à l'engrenage menant de l'arbre intermédiaire, de sorte que tous les engrenages fixés sur ledit arbre se mettent en mouvement. L'engrenage de petite vitesse est embrayé avec l'engrenage coulissant de droite, ce qui permet à l'arbre du différentiel d'entrer en mouvement.

Voyons maintenant le diagramme de deuxième vitesse. Là encore, la force motrice est transmise par l'engrenage moteur à l'engrange menant de l'arbre intermédiaire. Cette fois, cependant, l'engrenage de deuxième vitesse s'embraye avec l'engrenage coulissant de gauche qui transmet la force motrice à l'arbre cannelé du différentiel.

La lecture du diagramme de grande vitesse est facile. On observera que l'engrenage coulissant de gauche a été poussé assez loin pour s'engager directement avec l'engrenage moteur, et c'est pourquoi, en français, au lieu de dire qu'on est en grande, on dit qu'on marche en prise directe. Il résulte de cet embrayage que la force motrice se transmet sans aucun détour du moteur à l'arbre du différentiel et que l'arbre intermédiaire reste temporairement inutile.

La lecture du diagramme de marche arrière est un peu plus compliquée. L'engrenage moteur transmet la force motrice à l'engrenage menant de l'arbre intermédiaire. L'engrenage de marche arrière situé à l'autre extrémité de l'arbre intermédiaire (countershaft) s'embraye avec l'engrenage intermédiaire (idler) qui, à son tour, s'embraye avec la roue coulissante de droite directement assujettie à l'arbre du différentiel. Le renversement de marche n'est rendu possible que par la présence de l'engrenage intermédiaire qui change le sens de la rotation de l'arbre du différentiel.

dans laquelle:

r = le rapport de réduction de vitesse;

Ta et Tc = le nombre de dents des roues menantes;

Tb et Td = le nombre de dents des roues menées.

Par substitution on obtient:

Si l'engrenage moteur tourne à 500 tpm alors que le rapport de réduction de vitesse est de 3/10, il s'ensuit que la vitesse de l'arbre du différentiel sera trouvée en multipliant la vitesse initiale par 3/10 X 500 = 150 tpm, vitesse de l'arbre du différentiel.

Dans le diagramme de deuxième vitesse, les roues menantes sont l'engrenage moteur et l'engrenage de deuxième vitesse. Les roues menées sont l'engrenage menant de l'arbre intermédiaire et l'engrenage coulissant de gauche. Substituons les valeurs réelles aux lettres de la formule et nous trouvons:

Multiplions maintenant la vitesse de l'engrenage moteur par ce taux et nous aurons la vitesse de rotation de l'arbre du différentiel:

Le problème que pose la grande vitesse n'est qu'un jeu. Du fait que l'engrenage moteur est en prise directe avec l'arbre du différentiel, la vitesse des deux est identique, soit 500 tpm.

Dans le diagramme de marche arrière, ce sont l'engrenage moteur et l'engrenage de marche arrière qui sont les roues menantes. (N'oublions pas que l'engrenage intermédiaire ne compte pour rien. L'engrenage menant de l'arbre intermédiaire et l'engrenage coulissant de droite sont les roues menées. En substituant le nombre de dents de chaque roue aux lettres de la formule, on trouve:

En multipliant la vitesse de l'engrenage moteur par ce taux on obtient la vitesse de l'arbre du différentiel, soit