Qu'est-ce qu'une boîte de vitesses ?

Une boîte de vitesses est une méthode mécanique de transfert d'énergie d'un appareil à un autre et est utilisée pour augmenter le couple tout en réduisant la vitesse. Le couple est la puissance générée par la flexion ou la torsion d'un matériau solide. Ce terme est souvent utilisé de manière interchangeable avec transmission.

Située au point de jonction d'un arbre de transmission, la boîte de vitesses est souvent utilisée pour créer un changement de direction à angle droit, comme on le voit dans une tondeuse rotative ou un hélicoptère. Chaque unité est fabriquée dans un but précis et le rapport d'engrenage utilisé est conçu pour fournir le niveau de force requis. Ce rapport est fixe et ne peut pas être modifié une fois la boîte construite. La seule modification possible après coup est un réglage qui permet d'augmenter la vitesse de l'arbre, ainsi qu'une réduction correspondante du couple.

Dans une situation où plusieurs vitesses sont nécessaires, une transmission à plusieurs vitesses peut être utilisée pour augmenter le couple tout en ralentissant la vitesse de sortie. Cette conception se retrouve couramment dans les transmissions automobiles. Le même principe peut être utilisé pour créer un engrenage surmultiplié qui augmente la vitesse de sortie tout en diminuant le couple.

Une éolienne est un exemple de très grande boîte de vitesses. La turbine tourne à une vitesse de rotation lente avec beaucoup de couple. La transmission traduit cette puissance en une vitesse de rotation de couple plus rapide mais plus faible du générateur d'électricité. En raison de leur taille et de la quantité d'énergie qu'elles peuvent générer, les éoliennes ont plusieurs engrenages et étages. Cette fonctionnalité est nécessaire pour garantir que le générateur d'électricité peut fournir une sortie constante même lorsque le taux de rotation de la turbine fluctue.

Dans une automobile, il existe trois types de transmission :automatique, manuelle ou à variation continue. Un véhicule à transmission manuelle fournit le meilleur exemple d'une boîte de vitesses simple. Dans les transmissions automatiques et à variation continue, les boîtes de vitesses sont des systèmes fermés, nécessitant très peu d'interaction humaine.

La transmission manuelle est disponible en deux systèmes différents :engrènement coulissant et engrènement constant. Le système de maillage coulissant utilise des engrenages droits à coupe droite. Les engrenages tournent librement et nécessitent une manipulation du conducteur pour synchroniser le passage d'une vitesse à l'autre. Le conducteur est responsable de la coordination des révolutions du moteur à la vitesse de route requise. Si la transition entre les engrenages n'est pas chronométrée correctement, ils s'entrechoquent, créant un fort bruit de grincement lorsque les dents de l'engrenage se heurtent.

Le système à engrènement constant comprend des ensembles d'engrenages hélicoïdaux ou à double hélice coupés en diagonale qui sont engrenés ensemble en permanence. Des cônes de friction ou des anneaux synchronisés ont été ajoutés aux engrenages pour créer une transition plus douce lors du changement de vitesse. Ce type de transmission se trouve généralement dans les voitures de course et les équipements agricoles.