Les transmissions automatiques sont conçues pour impliquer le moins possible le conducteur. Les transmissions CVT et E-CVT sont très populaires. Découvrez dans ce guide le fonctionnement d’une transmission CVT, ses avantages, ses inconvénients et bien plus encore.
Qu'est-ce que la transmission CVT ?
La transmission CVT est une transmission automatique à variation continue utilisée dans les voitures, les machines agricoles et les machines-outils. CVT est l’abréviation de l’anglais « Continuous Variable Transmission », ce qui signifie en français « transmission variable en continu ». Une transmission CVT fonctionne sans passage de vitesse et donc sans interruption de la force de traction.
Comment fonctionne une boîte de vitesses CVT ?
En principe, une transmission CVT se compose de deux arbres sur chacun desquels deux disques coniques, appelés variateurs, sont montés de manière coulissante. Les pointes des variateurs se font face, ce qui donne une section en forme de V entre les variateurs. L’arbre primaire est relié au moteur par un accouplement. Le deuxième arbre mène à l’engrenage différentiel. La transmission de puissance entre les deux arbres est assurée par une large chaîne à plusieurs rangées.
La chaîne se situe entre les variateurs des deux arbres, sans toucher les arbres. Lorsque l’on modifie la distance entre les variateurs d’un arbre, le rapport de transmission change. Au démarrage, les variateurs et sur le premier arbre s’écartent le plus possible. La chaîne est proche de l’arbre. En revanche, les variateurs du deuxième arbre sont aussi proches que possible. La chaîne est éloignée de l’arbre. Il en résulte une démultiplication comme celle d’un petit engrenage sur un grand.
Pour accélérer, la distance entre les variateurs est réduite sur le premier arbre et augmentée sur le deuxième arbre. La démultiplication devient celle d’un grand engrenage sur un petit. Grâce à la variation continue du rapport de transmission, le deuxième arbre tourne plus vite sans que le premier ne doive pour autant accélérer sa rotation. Le moteur peut ainsi toujours fonctionner dans la plage de puissance optimale. Ce n’est que lorsque le rapport maximal de la transmission CVT est atteint que le régime du moteur augmente afin de continuer à accélérer.
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La transmission de la force des variateurs du premier arbre à la chaîne et de la chaîne au deuxième couple de variateurs se fait par adhérence. Dans les transmissions CVT modernes, le réglage des variateurs est hydraulique.
Avantages et inconvénients de la boîte CVT
L’avantage le plus important d’une transmission CVT est sans doute la modulation continue du rapport de transmission. Cela permet au moteur de fonctionner sur une large plage de vitesses avec une puissance optimale et une consommation de carburant minimale. Un autre avantage est que l’accélération se fait sans pause de passage de vitesse ni interruption de la force de traction.
La transmission CVT présente d’autres avantages par rapport aux boîtes de vitesses manuelles et aux boîtes à double embrayage. Elle est moins encombrante et moins lourde. En effet, une boîte CVT ne nécessite pas de paire de roues dentées pour chaque vitesse. Pour cette raison, Mercedes a développé des boîtes de vitesses CVT spécialement pour la Classe A de la série W169 et les véhicules de la Classe B de la série W245.
En raison de la forte pression d’appui entre les variateurs et la chaîne, les deux composants sont fortement sollicités et s’usent plus rapidement. De même, malgré la pression d’appui élevée, il y a toujours un certain patinage entre la chaîne et les variateurs. Le fabricant de boîtes de vitesses LuK affirme avoir réussi à augmenter le rendement à 98% grâce à une construction spéciale de la chaîne. 2% de la puissance sont toutefois encore perdus.
En outre, les transmissions CVT nécessitent plus d’entretien par rapport aux autres transmissions. Il faut généralement effectuer des vidanges d’huile plus fréquentes, comme le préconise le fabricant. Un autre inconvénient est que le couple maximal transmissible est limité. Ces boîtes de vitesses ne conviennent pas aux gros moteurs diesel et aux moteurs à essence puissants avec un couple élevé.
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Le principal inconvénient pour de nombreux automobilistes est toutefois le bruit insolite qu’ils entendent à l’accélération. Lorsqu’un véhicule équipé d’une boîte de vitesses CVT accélère, le moteur monte en régime puis le maintient tandis que le véhicule prend de la vitesse. Cela ne ressemble pas au bruit habituel d’une boîte manuelle ou d’une boîte automatique à convertisseur.
Structure de la transmission E-CVT à variation continue
Une autre forme de transmission automatique à variation continue est la transmission E-CVT. On le retrouve à bord des véhicules hybrides. Il est principalement installé dans les véhicules Toyota et Lexus. La structure de cette transmission est très différente de celle de la transmission CVT. Il se compose d’un système d’engrenages. L’élément central de la conception globale est un engrenage interne, appelé couronne dentée, qui entoure des engrenages externes plus petits, appelés satellites. Ceux-ci engrènent à leur tour avec le planétaire, situé au milieu de la boîte de vitesses. Le moteur transmet le couple à ces roues.
Lexus sort ainsi du schéma mécanique classique moteur-embrayage-différentiel car dans le cas de la technologie hybride, la gestion des deux sources d'énergie que sont l'électrique et le thermique repose sur un carter de transmission renfermant un unique train épicycloïdal. Le but de ce train est de faire la liaison entre les deux moteurs électriques et le moteur essence en leur permettant de tourner chacun à un rythme différent sans utiliser d'embrayage. Ce système permet donc de fonctionner en hybride parallèle ou série, en minimisant les pertes énergétiques selon les conditions de circulation.
Les boîtes CVT chez Toyota
Les véhicules du constructeur Toyota présentent des boîtes automatiques de type U140/E/F, U250E, U660E/F et A750E/F. D’autres boîtes de vitesses, cette fois robotisées comme la MMT, ont été introduites sur certains modèles de la marque, notamment sur la Corolla dans les années 2000. C’est une boîte séquentielle ou transmission multimode, commandée par palettes disposant d'un mode full automatique. Pour simplifier, elle se conduit comme une boîte manuelle sans pédale d’embrayage. C'est le logiciel qui va décider si oui ou non la vitesse peut être enclenchée afin d'éviter un sur/sous régime. Cette boîte vient du très réputé fabricant japonais Aisin.
Les véhicules Toyota disposent aussi de boîtes CVT basée sur la technologie Hybrid Synergy Drive pour ses modèles hybrides en particulier la Yaris ou le SUV C-HR. Cette transmission eCVT, souvent à tort considérée comme une boîte CVT classique, repose sur la variation continue de sources d'énergies multiple.
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Entretien d'une boîte CVT
Peu importe du type de boîte que vous possédez dans votre véhicule, l’importance de la vidange reste élevée. Au fur et à mesure des km parcourus, la qualité de l’huile diminue incontestablement. Sa perte de résistance à la chaleur entraîne des anomalies dans le comportement de sa température. En chauffant de manière excessive, elle peut endommager certaines pièces notamment dans le bloc de contrôle hydraulique. De plus, elle se charge progressivement en résidus métalliques liés au frottement des pignons et des garnitures des disques d’embrayage. Ainsi, elle perd aussi en viscosité. La vidange d’une boite CVT est un entretien essentiel pour garantir un fonctionnement optimal de la transmission. Cette opération permet de préserver les performances du système et d'éviter des problèmes futurs. La vidange est généralement recommandée tous les 60 000 kilomètres.
Comment savoir si ma voiture est équipée d’une boîte CVT ?
Il est très facile de savoir si votre véhicule dispose d’une transmission CVT ou d’une autre transmission automatique. Si, lors de l’accélération, le régime du moteur ne change pas sur une large plage de vitesse, mais que la voiture accélère tout de même, votre voiture dispose certainement d’une boîte CVT. En revanche, avec une boîte automatique à convertisseur de couple, les passages de vitesse en douceur sont perceptibles et audibles en raison de la variation du régime moteur.
Tableau récapitulatif des avantages et inconvénients de la transmission CVT
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Modulation continue du rapport de transmission | Usure plus rapide des composants |
| Consommation de carburant minimale | Entretien plus fréquent |
| Accélération sans interruption de la force de traction | Couple maximal transmissible limité |
| Moins encombrante et moins lourde | Bruit insolite à l'accélération |
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