BAC PRO Conducteur Routier
Transport de Marchandises
POLE TRANSPORT Louis Armand Chambéry (73)
SÉANCE 11 :
LES BOITES DE
VITESSES
POIDS-LOURDS
Objectif de cette séance : développer les connaissances permettant de conduire rationnellement et en sécurité le véhicule, et d'en exploiter les caractéristiques techniques.
Le conducteur doit être capable d'exploiter les caractéristiques techniques du véhicule en toutes circonstances, et d'identifier les principaux composants et le fonctionnement de la boite de vitesses.
Le coin du prof'...
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Document
de Synthèse
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Le coin de l'élève...
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Je découvre...
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Je m'évalue !
1 - Notion de boite de vitesses PL
Les véhicules lourds sont équipés de boîtes de vitesses qui en plus des boîtes classiques sont munies d’un relais, ou d’un étage, ou encore des deux.
Ces dispositifs permettent d’augmenter le nombre des rapports car la plage d’utilisation d’un moteur de poids lourd est très réduite (600 à 800 tr/mn) et les efforts demandés aux éléments de la chaine cinématique sont plus conséquents ( plus de masse à déplacer ).
Les boîtes classiques à 5 ou 6 vitesses qui équipent les VL, ne sont pas toujours assez efficaces pour mettre en mouvement et aider au déplacement de la masse imposante d’un PL .
Il a fallu concevoir des boites offrant un plus grand nombre de possibilités de «démultiplications».
Pour limiter l’encombrement de celles-ci, sont apparues les boites à étages et les boites à relais.
2 - La boite de vitesses à étage :
2.1 Principe :
On retrouve le principe de la boite de vitesse à étage tout simplement sur la plupart des vélos :
Le dérailleur ( sur la roue arrière ) constitue la boite de vitesses et les plateaux ( au pédalier ) font office de changement d’étage
2.2 Fonctionnement :
Sur les véhicules au couple moteur élevé, on emploie un réducteur accolé au carter ( ex : à l’arrière ), pour diminuer l’encombrement.
Le réducteur, souvent un train épicycloïdal, possède une position réduction et une position prise directe. Il est entraîné par l’arbre de sortie de la boite de vitesses (arbre secondaire )
① Arbre secondaire
② planétaire
③ Couronne
④ Satellites
⑤ Arbre secondaire ( prolongement )
⑥ Porte-satellites.
A l’étage inférieur ( de la 1ère à la 4ème ), les satellites sont en mouvement et actionnent le planétaire.
La couronne est fixe.
Pour les 4 premiers rapports : le mouvement du prolongement de l'arbre secondaire en sortie du réducteur ( = étage ) est démultiplié ( = réduit ) par rapport à celui de l'arbre secondaire en sortie de boite de vitesses.
Ce dispositif augmente le nombre de rapports de vitesses à forte démultiplication et à couple élevé pour aider au démarrage et en circulation à basse vitesse plus particulièrement lorsque le véhicule est lourdement chargé.
A l’étage supérieur ( de la 5ème à la 8ème ), les satellites ne sont en mouvement, ils font tourner la couronne et agissent ensemble pour transmettre le mouvement au planétaire.
Pour les 4 derniers rapports, le mouvement du prolongement de l'arbre secondaire en sortie du réducteur ( = étage ) est identique à celui de l'arbre secondaire en sortie de boite de vitesses.
Il n'y a pas de démultiplication, les 2 arbres secondaires ( de part et d'autre du réducteur ) sont en prise directe.
Ces 4 rapports sont davantage étudié pour circuler à allure normale.
Vidéo : Transmission de mouvement par engrenages
Vidéo : Engrenages planétaires
2.3 Utilisation :
2.3.1 BdV à étage à grille unique :
Un " interrupteur " ( bouton ou bague) situé sur le levier de vitesse permet de basculer le réducteur sur l'un ou l'autre des 2 étages.
Le conducteur permute la position de cet interrupteur pour passer de la 4ème à la 5ème, tant en montant qu'en descendant les rapports.
Le conducteur doit permuter la position de cet interrupteur avant tout débrayage ou déplacement du levier lors de ces passages de la 4ème à la 5ème, tant en montant qu'en descendant les rapports.
Dans le cadre d'une grille unique, la manipulation du levier est identique
- pour trouver la 1ère et la 5ème vitesse,
- pour trouver la 2ème et la 6ème vitesse,
- pour trouver la 3ème et la 7ème vitesse,
- pour trouver la 4ème et la 8ème vitesse.
2.3.2 BdV à étage à grille double :
Un " interrupteur " situé sur le levier de vitesse permet de basculer le réducteur sur l'un ou l'autre des 2 étages.
Mais le plus souvent, dans le cas d'une grille double, c'est une action sur le levier lui-même qui permet le changement d'étage.
Alors que le levier est au point mort, si le conducteur donne au levier une impulsion la gauche ( = vers lui ), il place le réducteur sur l'étage inférieur ( de la 1ère à la 4ème vitesse ).
Lorsque le conducteur exerce cette impulsion sur le levier, vers la droite, il bascule le réducteur sur l'étage supérieur ( de la 5ème à la 8ème vitesse ).
La manipulation exercée par le conducteur sur le levier vaut à ce type de boite de vitesses le nom de " boite à claques "
Le conducteur doit positionner le levier sur la position "point mort " et donner l'impulsion sur à chaque passages de la 4ème à la 5ème, tant en montant qu'en descendant les rapports.
Dans le cadre d'une grille double, la manipulation du levier est identique uniquement pour trouver la 3ème et la 5ème vitesse, ou pour trouver la 4ème et la 6ème vitesse.
3 - Notion de boite de vitesses à relais :
3.1 Principe :
Le relais est placé dans un carter accolé à la boite de vitesses ( souvent en entrée de boite ).
Ce type de boite permet de partager en deux chaque rapport de vitesses.
Il serait presque envisageable de retrouver le principe de la boite à relais sur un vélo. Pour cela, le cycliste devrait disposer de 4 plateaux au niveau du pédalier ( = 4 vitesses ) et de relier ces 4 plateaux à 2 pignons de tailles différentes au niveau du dérailleur ( sur la roue arrière ).
Chacune des 4 vitesses disponibles sur le pédalier se verraient être dédoublées en 2 sous rapports " petite " et "grande " au niveau du dérailleur.
L'ensemble des rapports à disposition du cycliste passe alors de 4 à 8 rapports.
3.2 Fonctionnement :
Un train de pignons supplémentaire peut être placé, par exemple, à l’entrée de la boite, sur les arbres primaire et intermédiaire. Ces pignons supplémentaires ayant des rapports de démultiplication différents, on peut ainsi faire varier la vitesse d’entraînement des arbres primaire et intermédiaire.
3.3 Utilisation :
Une commande de relais se trouve sur le levier de vitesses ( une bague ou un bouton ).
Pour passer, pour un même rapport, de la "petite" à la "grande", le conducteur doit agir sur le sélecteur du relais puis enclencher le changement petite/grande avec une action sur la pédale d'embrayage.
Pour des changements de rapports très progressifs, comme dans le cas des routes à fortes déclivités, le conducteur peut aussi utiliser le relais. Il peut ainsi passer de la 4ème grande à la 5ème petite avec une très faible variation de régime et utiliser la boite de vitesses de façon beaucoup plus rationnelle.
Dans ce cas, le conducteur positionne la commande de relais sur la position souhaitée avant de débrayer et dé^placer le levier de vitesses.
4 - Notion de boite de vitesses à étage et à relais :
4.1 Boite à 16 rapports ( ex : Renault ) :
Il est tout à fait envisageable d'avoir un relais et un étage sur la même boite de vitesses. Les 4 rapports disponibles sur la boite de vitesses sont dédoublés par l'étage en 8 rapports. Le relais permet de dédoubler, à nouveau, ces 8 rapports en 16 rapports.
4.2 Boite à 12 rapports ( ex : Scania ) :
Scania propose une boite à 3 rapports avec un premier dédoublement par l'étage en 6 rapports. Le relais permet de dédoubler, à nouveau, ces 6 rapports en 12 rapports.
Vidéo : manipulation BdV étage et relais
4 - Maintenance sur la boite de vitesses :
4.1 Précautions d' utilisation :
Le conducteur doit :
- Veiller à la manipulation correcte de la boîte de vitesses, avec douceur et précision dans les changements de rapports.
- Utiliser un choix du rapport adapté à la charge, au profil de la route, aux possibilités de son moteur et aux conditions de circulation (densité, météo, etc…).
- Ne pas se servir du levier de vitesses comme repose main (usure de la fourchette qui frotte sur le baladeur).
- Privilégier le point mort lors d’un arrêt prolongé ( ex : feux rouges ). Sur certains PL, l’injection peut se couper en cas d’arrêt prolongé avec une vitesse engagée même en débrayant correctement !
Le conducteur doit aussi :
- Choisir le rapport par rapport aux indications du compte-tours, voir suivre les informations indiquées au tableau de bord…
- Ne pas utiliser le double débrayage ou double pédalage sur une boite synchronisée !
4.2 Règles de maintenance :
Le conducteur doit :
• Veiller à l’entretien et au bon fonctionnement de celle-ci,
• Signaler toute anomalie de fonctionnement (changement de vitesse difficile, vitesse qui « craque », vitesse qui saute etc…)
• Vérifier et parfois planifier les entretiens périodiques.
Contrôles à effectuer :
• Étanchéité (vérifier l’absence de tâche sous le véhicule)
• Niveaux (effectués à l’atelier lors de l’entretien périodique)
• Vidanges (selon les prescriptions du constructeur, exemple de viscosité d’huile : 50W70)
• En cas de remorquage, désaccoupler la transmission.
Avec l’aide du carnet d’entretien et de la notice du véhicule, le conducteur veille au respect de la périodicité des contrôles et entretiens.
4.3 Le cahier du conducteur :
• Démarrage du véhicule :
Il faut toujours démarrer sur la vitesse préconisée par le constructeur (souvent la première). Cela dépend toutefois aussi de la charge et du profil de la route.
Exceptions :
- En descente, le véhicule se lance tout seul dès que le frein est « lâché », donc le conducteur accompagne ce lancement avec un rapport supérieur.
- Pour s’insérer rapidement dans la circulation, il est possible, parce que la sécurité prime sur la mécanique de démarrer sur un rapport supérieur. Cela doit rester exceptionnel.
• En circulation sur le plat :
Toujours rouler sur le rapport le plus haut possible et passer le moins de rapports possible tout en maintenant le moteur dans ou au voisinage de la zone verte.
Donc si il est possible de monter ou de descendre plusieurs rapports à la fois, il faut le faire.
• En montée :
Il peut être nécessaire d’aller au delà de la zone verte pour passer le rapport suivant.
Ensuite, 2 cas de figure :
- le régime se stabilise et tout va bien
- le régime chute, il faut alors revenir au rapport inférieur et le maintenir en haut de la plage verte.
En montée, il faut toujours rouler sur le rapport le plus haut possible tant que le régime moteur peut se maintenir dans la zone verte, souvent au régime de couple maxi (plus le rapport de boîte de vitesses est élevé, plus la consommation est faible).
• En descente :
La boîte de vitesses n’est pas un frein, avant de descendre les rapports, il faut d’abord ralentir le véhicule.
Il faut ensuite choisir un rapport qui, avec ou sans l’aide de ralentisseur, stabilise l’aiguille du compte tour au dessus de la zone verte sans jamais entrer dans la zone rouge.
C’est dans cette zone que le frein moteur et les ralentisseurs sont les plus efficaces.
Il faut profiter si possible de la fin de la descente pour relancer le véhicule, il est alors possible de passer plusieurs rapports à la fois et relancer en léger sous régime.
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