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Uneboîte de vitesses robotisée est uneboîte de vitesses mécanique à engrenages parallèles à laquelle est greffé unsystème automatiséélectrotechnique, qui pilote les sélecteurs et le ou les embrayages, souvent en association avec un système électrique ouhydraulique, et qui possède deux modes de fonctionnement :
Ce type de boîte de vitesses entraine la suppression de la pédale d'embrayage, laquelle devient inutile. Le pédalier comprend donc uniquement une pédale d'accélération et une pédale defrein, souvent plus large.
On trouve ce type de système chez la plupart des constructeurs sous différentes appellations : Sensodrive, BMP, ETG chezPSA, Quickshift, Selespeed ou TCT chezAlfa Romeo, F1 puis DCT chezFerrari, DSG ou S-Tronic chezVAG, PDK chezPorsche, Powershift chezFord[2], 7G-DCT chezMercedes-Benz, EDC chezRenault/Dacia/Nissan[3]
| Constructeur | Appellation |
|---|---|
| PSA | Sensodrive, BMP, ETG |
| Renault/Dacia/Nissan | EDC |
| VAG | DSG, S-Tronic |
| Porsche | PDK |
| Ford | Powershift |
| Mercedes-Benz | DCT |
| Ferrari | DCT |
| Hyundai-Kia | DCT |
| Alfa Romeo | Quickshift, Selespeed, TCT |
Les premières boîtes de vitesses robotisées ont été conçues dès laPremière Guerre mondiale et ne fonctionnaient qu'en mode manuel. En Grande-Bretagne, laboîte Wilson à trains épicycloïdaux et commande électromécanique a été d'abord utilisée sur des blindés, puis à partir des années 1920 sur les célèbres autobus londoniens à impériale et de nombreuses automobiles de luxe (entre autresDaimler,Talbot,Riley).
La boîte françaiseCotal, assez semblable à la Wilson mais à commande électromagnétique, a équipé de nombreuses voitures de luxe françaises (Delahaye,Salmson,Delage,Hotchkiss,Voisin) jusque dans les années 1950.
L'exemple le plus répandu jusqu'à la fin duXXe siècle a été la boîte à commande hydraulique de laCitroën DS, commercialisée de 1955 à 1975. Il s'agissait là d'une boîte conventionnelle à quatre rapports dont les arbres étaient actionnés (comme l'était par ailleurs l'embrayage) par un ensemble detiroirs etdistributeurs hydrauliques alimentés par une pompe haute pression. Très agréable mais complexe et coûteux à fabriquer, ce système n'a pas survécu à la fin de la DS.
Depuis la fin des années 1990, la boîte robotisée est revenue au goût du jour dans l'automobile et l'électronique a rendu possible le mode automatique. Une première technique, conçue pour lacompétition automobile, repose sur des mécanismeshydrauliques, choisis pour leur rapidité, qui reconstituent la séquence opérée manuellement par le conducteur : débrayage, mouvement des pignons, embrayage. Cette technique est arrivée en série sur laFerrari 355 équipée de la boîte dite « F1 ». Par la suite,BMW etAlfa Romeo produiront des systèmes similaires, en réduisant les temps de passage des rapports de chaque nouveau modèle, pour descendre aujourd'hui[Quand ?] sous les 100 ms.
Parmi les constructeurs généralistes, des mécanismes électriques, plus économiquesmais plus lents[réf. nécessaire], ont été préférés, tout en jouant le même rôle. On trouve de telles boîtes dans les productions des groupesRenault,PSA,Fiat ouToyota.Ce type de boîte remplace plutôt les boîtes automatiques à convertisseur de couple, inadaptées aux petits modèles, tandis que les boîtes manuelles robotisées hydrauliques sont vendues pour leurs vertus sportives.[réf. nécessaire]
Il existe également des boîtes robotisées à double embrayage telles que :
La boite DSG (de l'anglais « Direct-Shift Gearbox »[Note 1] est la marque donnée à uneboîte de vitesses à double embrayage et à commande électroniqueVolkswagen.
La dénomination « S-tronic », utilisée parAudi[4] désigne le même type de boîte de vitesses.
Cette boîte de vitesses est inspirée de la boîte de vitesses à double embrayage PDK dePorsche utilisée dans les années 1980 par Porsche et Audi en compétition.
L'objectif de cette technique est d'allier les avantages des boîtes manuelles — un meilleur rendement, un coût de fabrication réduit et le plaisir de la conduite sportive — à ceux des boîtes automatiques à convertisseur de couple — le confort d'utilisation, un changement de rapport sans à-coups et sans rupture detraction (appelée« rupture de charge »). Le coût et le poids de ce type de boîte sont cependant similaires à ceux d'une boîte automatique traditionnelle.
Pour cela, la DSG se base sur le principe des embrayages doubles, dont la réalisation nécessita six années de coopération entre Volkswagen etBorgWarner[5]. On parle dans le cas général de boîte à double embrayage DCT pour« Dual Clutch Transmission ».
Différentes variantes ont été conçues pour le groupe Volkswagen :
La boîte de vitesses DSG se compose en réalité de deux demi-boîtes traditionnelles placées en parallèle. Leur structure est semblable à une boîte de vitesses manuelle. La première demi-boîte se compose des rapports impairs (1-3-5) et de la marche arrière, alors que la deuxième utilise les rapports pairs (2-4-6). La DSG nécessite donc deux embrayages - en bain d'huile[4] - spécifiques auxquels lecouple est transmis[6].
L'originalité de cette boîte par rapport à une boîte traditionnelle réside dans sa transmission ininterrompue du couple, évitant ainsi les à-coups de la boîte. En effet, lorsqu'un rapport pair est engagé, le rapport impair suivant est pré-sélectionné, c'est-à-dire que lespignons sont pré-engrenés[7]. Ainsi, lors du passage suivant, le rapport est déjà engagé, si bien que le laps de temps entre le passage d'un rapport à un autre n'est pratiquement dû qu'à l'ouverture et la fermeture de l'un des deux embrayages[6]. Selon Volkswagen, le temps de réponse est de l'ordre de huit millisecondes[8].
Le module mécatronique, composé ducalculateur électronique et d'une unité de pilotage électrohydraulique (le « labyrinthe »), gère la boîte : ledébit d’huile de refroidissement, les valves de modulation de pression, soupapes de déclenchement, etc.. Douze capteurs et plusieurs calculateurs annexes envoient des signaux à cette unité de pilotage centrale. Ce dernier adapte les positions des embrayages, celles des positionneurshydrauliques à l'engagement d'un rapport, ainsi que la pression principale[7]. Le module est implanté directement dans la boîte, si bien que l’interface vers le véhicule s’effectue par le biais d’une prise multibroches unique[6].
Le couple est initialement transmis au volant bi-masse, en passant par un arbrecannelé jusqu'au moyeu d’entrée de l’embrayage. De là, un disque entraîneur permet le passage du couple dans le carter d’embrayage, plus précisément dans le disque support de lamelles externes du premier ou du second embrayage, et dans le moyeu principal. Ce dernier est guidé sur l’arbre d’entrée par le biais de deux cages à aiguilles[6].
La compensation des pistons d’activation des embrayages est réalisée hydrauliquement en agissant à l’encontre desressorts de rappel. L'huile souspression est pour cela acheminée dans la chambre d’embrayage via des canaux axiaux au travers d’une entretoise tournante. Cette alimentation en huile est certes continue, mais elle est pilotable. Un capteur de température implanté dans la chambre permet de suivre l’évolution de la température de l’huile cisaillée, et de piloter le débit d'huile[6].
Étant donné le débit d’huile de 20 l/min et la capacité de stockagecalorique importante de la boîte DSG, des pointes depuissances dissipées parfrottements peuvent atteindre jusqu’à 70 kW. La transmission du couple de 350 N m s’effectue avec une pression de consigne de10 bars[6].
La boîte DSG est une boîte de vitesses automatique. L'utilisation de cette boîte correspond à l'utilisation d'autres boîtes complètement automatiques. La seule action du conducteur consiste à manipuler le levier de vitesse au démarrage, pour reculer, pour se garer ou dans des situations particulières, comme pour changer un rapport trop élevé dans des pentes trop fortes.
Si le conducteur souhaite un choix de vitesse manuel, il peut le déclencher avec un changement de vitesse au volant ou en actionnant le levier de vitesse (en avant ou en arrière) dans un second passage. Cependant, en mode manuel (ou séquentiel) le comportement du conducteur est surveillé par l'électronique qui peut si nécessaire rétrograder (pour ne pas caler) ou monter une vitesse (pour ne pas être en sur-régime), si le conducteur manque d'attention, ce qui constitue une sécurité pour la mécanique.
La Porsche DoppelKupplung (PDK) est une boîte robotisée à double embrayage (inspiratrice des boîtes DSG) et à sept rapports. Elle s'utilise en mode manuel ou automatique, le changement des rapports est ultra rapide et sans rupture de couple pour de meilleures accélérations et une réduction de la consommation. L'étagement des six premiers rapports est sportif, le septième se contentant d'améliorer la consommation à vitesse constante (overdrive).
La boîte PDK dans son principe, date du milieu des années 1980. Porsche a initialement développé cette boîte de vitesses pour la compétition. Des voitures comme laPorsche 962 ou l'Audi Quattro Sport E2 (auRAC 1985 notamment) ont été équipées de cette boîte qui comportait six vitesses et des embrayages à sec.
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Le sigle « EDC » signifie Efficient Dual Clutch. C'est une boîte de vitesses automatique àdouble embrayage[3] à six ou sept rapports. Elle s'utilise aussi bien en mode automatique qu'enmode séquentiel. Dans les deux cas, le changement des rapports est rapide et sans rupture de couple, privilégiant la performance ou l'économie au travers d'un sélecteur manuel.
L'EDC fait son apparition chez Renault pour la première fois en 2010 sur laMégane III. En 2013, elle est disponible surClio,Mégane,Scenic etCaptur. En 2015, la boîte EDC est proposée sur laTwingo III, leKadjar et l'Espace V (sept rapports sur le TCe 200). En 2016, elle est proposée sur laMegane IV, et laTalisman (sept rapports sur le TCe 200/205), ainsi que sur leDuster.
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