Fonctionnement de la boîte CVT
Une boîte à variation continue (CVT) est une transmission automatique dépourvue d’engrenages, qui utilise plutôt une courroie, une chaîne et des poulies pour transmettre la puissance aux roues motrices. Comme elle ne possède ni engrenages ni rapports définis, la boîte CVT procure des avantages sur le plan de l’accélération, de la fluidité, du rendement énergétique et du caractère écologique. La boîte CVT LineartronicMD s’est révélée si bien adaptée au moteur BOXER SUBARU et à la traction intégrale symétrique à prise constante Subaru qu’elle a maintenant remplacé la plupart des transmissions automatiques traditionnelles de la gamme Subaru.
Pour bien comprendre les caractéristiques de fonctionnement d’une boîte CVT, il est nécessaire de comprendre pourquoi et à quelles fins ce modèle de boîte de vitesses a été conçu. Les sections suivantes expliquent la relation entre la puissance du moteur et les rapports de démultiplication, et l’incidence sur la consommation de carburant.
Puissance du moteur, couple et efficacité
La puissance est la vitesse à laquelle l’énergie (l’essence) est convertie en force mécanique, qui est nécessaire pour propulser le véhicule. Dans le cas d’un moteur comme le Boxer Subaru, la puissance de la force de rotation du vilebrequin est calculée comme fonction du couple et de la vitesse du moteur. En termes simples, le couple indique quelle quantité de travail un moteur peut accomplir, et la puissance indique la vitesse à laquelle ce travail peut être accompli.
Les moteurs sont conçus pour travailler à une vaste gamme de vitesses (régime moteur). Cependant, la puissance et le couple ne demeurent pas constants. À intérieur de cette vaste gamme de régimes moteurs, le couple maximal est atteint au régime auquel le moteur peut faire entrer et sortir le maximum d’air et de carburant. Il s’agit également du point auquel la combustion d’air et de carburant est la plus efficace, ce qui entraîne une réduction des émissions de gaz.
Étant donné que la puissance est la vitesse à laquelle l’énergie est convertie, plus la puissance ou le régime moteur sont élevés, plus grande est la quantité de carburant consommé, sauf pour les véhicules équipés d’un véhicule équipé d’une boîte CVT.
Conception d’une boîte de vitesses traditionnelle
Lorsqu’un véhicule qui était immobile accélère, la boîte de vitesses utilise un rapport de démultiplication plus faible pour permettre l’accélération et, lorsque le véhicule atteint une vitesse constante, elle passe à un rapport beaucoup plus élevé.
Un compromis doit cependant être atteint entre le rapport de démultiplication le plus faible pour produire une accélération et le plus élevé pour économiser l’essence.
La boîte de vitesses idéale proposerait un rapport de démultiplication initiale très faible et un rapport de démultiplication final très élevé. Cependant, plus éloigné est le rapport de démultiplication initiale du rapport final, moins le véhicule sera réactif entre ces deux rapports.
Il est possible de diminuer le rapport pour surmonter ces limites de conception. Cependant, la boîte de vitesses sera dans ce cas plus complexe et plus lourde, et comportera plus de composantes, ce qui augmente le risque de défectuosité.
Boîte de vitesses automatique traditionnelle
Lorsqu’il y a accélération, le régime moteur d’un véhicule équipé d’une boîte de vitesses automatique traditionnelle se trouve au départ sous le nombre permettant un couple maximal au départ, puis augmente jusqu’à le dépasser. Lorsqu’il passera à la vitesse suivante, la même chose se produira. Un compromis doit cependant être atteint entre le rapport de démultiplication le plus faible pour produire une accélération et le plus élevé pour économiser l’essence permettant de garder le régime moteur à l’intérieur des paramètres d’efficacité.
Lorsque l’ordinateur de la boîte de vitesses détermine qu’un nouveau rapport de démultiplication doit être utilisé, l’ordinateur du moteur réduit la puissance afin de réduire en conséquence les « secousses » et le risque de dommage pouvant être causé à la boîte de vitesses, puis revient à la normale une fois le changement de rapport effectué. Cette rétrogradation peut être sentie et entendue par le conducteur.
En fait, la réduction de la puissance et le délai retardent l’accélération, mais on s’habitue à combler ce délai en augmentant l’accélération.
Convertisseur de couple de boîte de vitesses automatique
Une boîte de vitesses automatique est équipée d’un embrayage qui verrouille mécaniquement la puissance de la boîte de vitesses, alors qu’une boîte de vitesses automatique traditionnelle est équipée d’un convertisseur de couple qui transfère la puissance au moyen d’un fluide hydraulique. Le convertisseur de couple ne peut pas transférer la totalité de la puissance : il peut perdre jusqu’à 10 % de celle-ci, ce qui augmente la consommation d’essence et la température du liquide de boîte de vitesses, qui doit en conséquence être changé plus souvent.
Pour combler ces pertes, le convertisseur de couple est équipé d’un embrayage à verrouillage qui, dans certaines conditions, verrouille mécaniquement la puissance et la boîte de vitesses. L’embrayage à verrouillage n’est pas conçu pour résister aux forces associées aux changements de vitesse et se verrouille généralement seulement lorsque la boîte de vitesses est au rapport de démultiplication le plus élevé, et que la vitesse est supérieure à 60 km/h. C’est pourquoi la consommation d’essence est habituellement supérieure ou similaire à celle d’un véhicule équipé d’une boîte de vitesses manuelle.
Boîtes de vitesses à variation continue de Subaru
Les boîtes CVT se distinguent des boîtes automatiques traditionnelles par l’absence d’engrenages qui constituent autant d’« étapes » entre le fonctionnement à basse vitesse et à haute vitesse. La boîte CVT est plutôt équipée d’une paire de poulies en forme de cône et donc de diamètre variable, qui sont liées par une chaîne en acier permettant de transférer toute la puissance au moteur. On nomme « variateur » le système composé de ces deux poulies à diamètre variable d’une boîte CVT Subaru; l’une est la poulie primaire; l’autre, la poulie secondaire. Pour changer le rapport de démultiplication réel, on déplace la chaîne sur les poulies; ainsi, elle tourne plus ou moins rapidement selon le diamètre des poulies et le rapport de démultiplication est modifié en conséquence.
En raison de la simplicité de la conception, les boîtes CVT offrent de nombreux avantages par rapport aux boîtes de vitesses automatiques traditionnelles. En plus de réduire la consommation d’essence et d’être plus légères, elles permettent une accélération constante et un fonctionnement fluide, et s’adaptent aux variations des conditions routières et de la demande de puissance pour offrir plus une expérience globale plus fluide. Comme elles peuvent modifier continuellement le rapport de démultiplication, les boîtes CVT offrent un rapport plus bas pour une accélération plus rapide, et un rapport final plus élevé pour réduire la consommation d’essence par rapport aux boîtes de vitesses automatiques traditionnelles.
Dans le cas d’une accélération modérée à importante, le module de commande de la transmission s’ajuste continuellement au rapport de démultiplication afin de conserver un régime moteur efficace. Lorsque la vitesse est constante, le module de commande de la transmission s’ajuste au rapport de démultiplication le plus élevé afin de réduire le régime moteur et de réduire ainsi la consommation de carburant et les émissions. En outre, en raison de l’absence du délai provoqué par les changements de vitesse, les véhicules équipés d’une boîte CVT peuvent accélérer de manière constante, sans interruption.
Convertisseur de couple CVT
Étant donné la nature linéaire de la boîte CVT, le convertisseur de couple peut se verrouiller partiellement à une vitesse d’environ 9 km/h, puis complètement à 24 km/h, et demeurer verrouillé pendant les changements du rapport de démultiplication.
Il n’est pas inhabituel que les véhicules équipés d’une boîte CVT présentent une consommation d’essence plus avantageuse que les véhicules similaires équipés d’une boîte de vitesses manuelle.