Principaux composants de la boîte de vitesses

GÉNÉRALITÉS

Transmission HYDRA-MATIC 4T40E

Convertisseur de couple

Schéma du circuit du fluide de travail dans le convertisseur de couple (sans stator)

Stator complet avec roue libre à rouleaux

Schéma du circuit du fluide de travail dans le convertisseur de couple avec stator immobilisé

Schéma du circuit du fluide de travail dans le convertisseur de couple avec stator en rotation libre

La boîte de vitesses automatique comprend trois ensembles principaux : le train épicycloïdal,

le convertisseur de couple et le système hydraulique de commande.

Le convertisseur de couple (CC) remplit deux fonctions principales : il assure la transmission douce

du couple du moteur à la transmission et augmente la valeur du couple

lorsque la charge augmente.

Le CC comprend trois éléments principaux : la roue de pompe (élément menant), la turbine

(élément mené) et la roue de réaction (élément réactif). La roue de pompe

est soudée au carter du CC. L'espace annulaire à l'intérieur du carter est rempli

de fluide de travail (huile de transmission). Le carter du CC est fixé par boulons à un disque denté servant à l'engrènement avec le pignon du démarreur. Le disque est monté directement sur le vilebrequin du moteur. Ainsi, la roue de pompe du CC est rigidement liée au vilebrequin et tourne toujours à la même

vitesse que le vilebrequin.

Lorsque le moteur tourne, la roue de pompe fonctionne comme une pompe centrifuge, forçant

le fluide de travail (huile) à se déplacer du centre vers la périphérie de la roue, entre ses

aubes. Simultanément, le fluide de travail acquiert une vitesse circonférentielle

dirigée dans le sens horaire. À la sortie des canaux inter-aubes de la roue de pompe, le fluide de travail atteint les aubes de la turbine. Grâce à

la forme spéciale des aubes de la turbine, le flux de fluide change de direction, exerçant une action de force sur la roue de turbine et la faisant

tourner dans le même sens que la roue de pompe. Lorsque le moteur tourne au ralenti,

l'énergie transmise par la roue de pompe au fluide est faible, et

le couple apparaissant sur la turbine est également faible. Lorsque la

position est engagée et que le moteur tourne au ralenti, le couple de la

turbine est insuffisant pour mettre le véhicule en mouvement. L'augmentation de l'angle d'ouverture du papillon entraîne une augmentation de la vitesse de rotation de la roue de pompe, de l'énergie cinétique du fluide de travail, des forces hydrodynamiques sur les aubes de la turbine et, par conséquent, du couple sur l'arbre d'entrée

de la transmission.

Le fluide de travail, en transmettant l'énergie à la turbine, circule dans les canaux inter-aubes de la turbine de la périphérie vers le centre et, à la sortie de la roue de turbine, acquiert une vitesse circonférentielle dirigée dans le sens antihoraire..

Le couple transmis par le moteur à la roue de turbine apparaît grâce à

la modification de la direction d'écoulement du fluide de travail lors de son passage dans les canaux inter-aubes de la turbine. L'amplitude du couple dépend de la variation du moment cinétique

du fluide de travail à l'entrée et à la sortie de la roue de turbine. Pour accélérer en rotation le flux de fluide sortant de la roue de turbine et lui imprimer une rotation

dans le sens horaire, on utilise un stator monté entre la sortie de la turbine et

l'entrée de la roue de pompe. Le stator assure une entrée sans choc du fluide de travail sur les aubes de la roue de pompe et un rendement élevé de la pompe..

La fonction du stator est de modifier la direction de la vitesse circonférentielle du fluide de travail

circulant dans le convertisseur de couple (CC). La vitesse circonférentielle du fluide à l'entrée du stator est

dirigée dans le sens antihoraire. À la sortie du stator, le fluide de travail

acquiert une vitesse circonférentielle dirigée dans le sens horaire, coïncidant avec le sens de rotation de la roue de pompe. Grâce à l'action du stator, l'énergie cinétique

du fluide à la sortie de la roue de pompe et le couple sur la

roue de turbine augmentent. Le couple de la turbine dépasse le couple du moteur..

L'écoulement du fluide de travail traversant les canaux inter-aubes du stator agit sur la roue du stator dans le sens antihoraire et la bloque

à l'aide de la roue libre (RL) du stator, qui assure l'immobilité du stator en mode de transformation du couple..

Lorsque la pédale d'accélérateur est enfoncée à fond et que le véhicule est à l'arrêt, le couple sur la turbine du CC atteint sa valeur maximale, supérieure

au couple moteur.

À mesure que la vitesse de rotation de la turbine du CC augmente et que le véhicule accélère, la direction de l'écoulement du fluide sortant des canaux de la roue de turbine change..

Pour un certain rapport de vitesses de rotation des roues de pompe et de turbine, le sens du couple agissant sur les aubes du stator, du fait de l'écoulement

du fluide, s'inverse et la RL libère le stator. Le stator tourne alors librement,

sans influencer l'écoulement du fluide de travail circulant dans le CC. Dans ce cas, le CC fonctionne en mode de coupleur hydraulique sans multiplication de couple.

Dans ce mode de fonctionnement, les vitesses de rotation des roues de pompe et de turbine diffèrent peu.

Train planétaire

Le train planétaire sert à augmenter le couple moteur. Le nom

« planétaire » provient de la conception de la transmission, qui se caractérise par

le mouvement d'entraînement des pignons. Tous les pignons du train planétaire sont en

prise permanente, ce qui exclut les enclenchements brusques des rapports, possibles lorsque les pignons sont introduits en prise les uns avec les autres. À chaque étage du train planétaire,

plusieurs pignons sont en prise simultanément et se partagent

la charge. Cela assure une plus grande résistance et une masse plus faible du train planétaire. Grâce à la disposition coaxiale des arbres d'entrée et de sortie, le train planétaire est très compact..

Un train planétaire simple se compose d'un planétaire central, d'une couronne à denture intérieure, d'un porte-satellites et de satellites, qui effectuent un mouvement relatif et un mouvement d'entraînement..

Le train planétaire peut augmenter le couple ou la vitesse de rotation de l'arbre de sortie, inverser le sens de rotation de l'arbre de sortie et relier rigidement

entre eux (directement) l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie. Lorsque la transmission fonctionne en

mode d'augmentation du couple, on dit qu'un rapport démultiplié est engagé, car la vitesse angulaire de l'arbre de sortie est réduite par rapport à celle de l'arbre d'entrée. À vitesse d'entrée constante, le couple et la vitesse angulaire de sortie varient en proportion inverse.

Rapport démultiplié

Le rapport démultiplié est obtenu planétaire central immobilisé et couronne menante.

Lorsque la couronne tourne, les satellites, roulant sur le planétaire fixe,

entraînent en rotation le porte-satellites (élément mené du train planétaire) à vitesse réduite.

Le porte-satellites tourne dans le même sens que la couronne.

Prise directe

La prise directe est obtenue en reliant rigidement entre eux deux éléments quelconques

du train planétaire. Tous les éléments tournent alors à la même vitesse. Les satellites

restent immobiles par rapport au porte-satellites, bloquant entre eux le planétaire

et la couronne.

Surmultiplication Surmultiplication (en haut) et marche arrière (en bas).

La surmultiplication est obtenue planétaire central immobilisé et porte-satellites menant.

Le porte-satellites tourne avec les satellites, qui roulent sur le planétaire fixe et entraînent la couronne en rotation à une vitesse supérieure

à celle du porte-satellites.

Marche arrière.

L'inversion du sens de rotation de l'élément menant est obtenue porte-satellites immobilisé.

L'élément menant peut être aussi bien le planétaire central que la couronne..

En conséquence, l'élément mené sera la couronne ou le planétaire central. Dans ce cas,

les satellites tournent autour d'axes fixes et fonctionnent comme des pignons intermédiaires. Quel que soit l'élément menant (planétaire ou couronne), l'élément mené du train planétaire tournera dans le sens inverse

par rapport à l'élément menant.

Embrayage de verrouillage du convertisseur de couple

Schéma de fonctionnement de l'embrayage de verrouillage

Lors de l'enclenchement de l'embrayage de verrouillage du CC, le disque d'embrayage est relié au carter du CC et

la puissance du moteur est transmise directement à l'arbre de la roue de turbine. Le verrouillage

supprime le glissement du CC. Un amortisseur à ressorts, réduisant les charges dynamiques dans la transmission lors du verrouillage du CC, est intégré au moyeu du disque d'embrayage de verrouillage.

L'amortisseur peut se déplacer axialement et tourner par rapport au moyeu d'un angle de 45 degrés.

Embrayages à disques multiples

Schéma de fonctionnement de l'embrayage à disques multiples

Les embrayages à disques multiples sont actionnés hydrauliquement à l'aide de cylindres annulaires.

de commande (servocommandes).

Roues libres à cames

Cames et cage de roue libre

Schéma de roue libre à cames

La roue libre (RL) permet à la pièce qui la porte de tourner.

dans un seul sens uniquement.

La RL se compose d'une bague intérieure, d'une bague extérieure et de cames avec une cage.

Chaque came a un profil symétrique spécial. L'une des dimensions de la section transversale

de la came est supérieure, et l'autre inférieure, au jeu A entre la bague intérieure et la bague extérieure. En roulant, les cames se bloquent entre elles ou

libèrent la bague intérieure et la bague extérieure. Ainsi, la rotation relative des pièces n'est possible que dans un seul sens.