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Transmission Torotrak,
Au cours des 30 dernières années la consommation moyenne d'une automobile a été pratiquement réduite de moitié, passant de plus de 15 l/100 km à près de 8 l/100 km. Des progrès considérables ont été accomplis dans de nombreux domaines: aérodynamique, poids des véhicules et, bien sûr, l'efficacité des moteurs. En général, les risques technologiques et commerciaux étaient peu élevés puisque les constructeurs se contentaient d'améliorer des solutions déjà existantes. Aujourd'hui, la demande est de plus en plus pressante non seulement pour réduire la consommation mais aussi la pollution. Le rendement thermodynamique (et théorique) d'un moteur est sa capacité à restituer le plus grand pourcentage possible d'énergie par rapport à ce qu'il consomme. Dans le cas du moteur à essence, ce rendement idéal est de l'ordre de 40% alors qu'il est de 50% dans le cas du moteur diesel. On perd donc, dans le meilleur des cas la moitié de l'énergie consommée - on se rappellera qu'entre l'extraction, le raffinage et la distribution près de 50% de l'énergie du pétrole disponible est gaspillée! En réalité, le rendement du moteur va fluctuer en fonction de sa vitesse de révolution et de la puissance demandée. Le plus bas rendement étant de 0% lorsque le véhicule est à l'arrêt et son moteur en marche! La sophistication des moteurs modernes due, en partie, au contrôle des émissions s'accommode de moins en moins des variations de charge brutales. Ces variations de charge sont exigées par les boîtes de vitesses conventionnelles : coupure de l'accélérateur, changement de rapport et reprise. Cette situation demande une évolution des boîtes de vitesses. Le moment est venu d'essayer d'anticiper les changements à venir.
La première solution consiste à multiplier le nombre de rapports de boîtes pour adapter le régime du moteur à la vitesse du véhicule et à la puissance requise. Ceci permet le fonctionnement du moteur dans sa plage d'utilisation optimale. Ensuite, on voit apparaître des systèmes d'automatisation qui permettent de contrôler et de réduire les temps de changement de rapport. Les boîtes de vitesses automatiques, munies d'un convertisseur et de trains planétaires, permettent d'éliminer les interruptions de puissance mais disposent, comme les transmissions mécaniques, d'un nombre fini de rapports.
Une seconde technologie utilise un variateur basé sur une transmission hydrostatique : c'est le cas de Torvec aux États-Unis. Cette technologie est offerte sur des tracteurs agricoles notamment ceux produits par Fendt, Claas et Steyr-Puch. Komatsu la propose aussi sur certaines machines de construction. Une troisième technologie est celle des variateurs toroïdaux.
À la place d'une courroie on utilise des galets mobiles pressés
entre deux disques coaxiaux dessinant un tore, d'où le nom de variateur
toroïdal. Ce système n'est pas nouveau il a été
breveté en 1877. Une des difficultés rencontrée pour
sa production consiste en des pressions très élevées
existant entre les galets et les disques. Ces pressions dites pression de
Hertz sont comparables à ce qui existe entre Dans le cas de Torotrak on combine ces variateurs toroïdaux avec des trains planétaires afin d'avoir une "transmission à variation infinie" (IVT) qui procure une ouverture (plage de variation) illimitée et continue entre marche avant et marche arrière. Cette transmission supporte des couples plus élevés et a été testée sur différents véhicules. Des prototypes fonctionnent sur des automobiles et des VUS. L'essai d'un Ford Expedition a fait l'objet de commentaires élogieux par la presse européenne. Le dispositif est adaptable à des autobus ou à des camions. L'opération est on ne peut plus simple : un mouvement du pied sur l'accélérateur et le régime du moteur monte instantanément ou diminue instantanément, selon que l'on accélère ou que l'on freine. Lors des ralentissements, on peut faire compresser le moteur. Selon Torotrak, les avantages du dispositif sont un fonctionnement du moteur optimisé et une réduction de la consommation de près de 20% par rapport à une transmission automatique à convertisseur de couple.
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Passons rapidement en revue les différents systèmes existants.
Nous allons étudier plus en détail celui de la compagnie Torotrak
du Royaume-Uni qui présente une technologie novatrice en cours de
développement avancé.
Il existe une technologie permettant une variation continue des rapports
de vitesse sans interruption de puissance : c'est celle des variateurs.
Les plus connus sont les variateurs à courroie ou à chaîne
(CVT ou Multitronic) tels qu'utilisés à l'origine sur les
motoneiges. Ils sont généralement limités à
de faibles puissances mais on les rencontre içi sur quelques modèles
de voitures : Nissan Murano, Saturn VUE ou Audi A4 pour en citer quelques-unes.
une roue de wagon et
un rail de chemin de fer. Le besoin de lubrifier ces points de contacts
a nécessité le développement d'huiles dont la viscosité
s'accroît lorsqu'elles sont pressées entre deux surfaces et
qui peuvent transmettre le couple sans contact des pièces métalliques.
Le film d'huile est alors d'une épaisseur de 0,05 à 0,4 micron.
