L'entretien et la réparation représentent une part significative du coût total du véhicule sur la durée d'utilisation. Les constructeurs automobiles cherchent à réduire ces coûts à travers une amélioration de la qualité et de la fiabilité. La réduction du nombre d'accidents y contribue aussi.
Les interventions principales sur une automobile sont des opérations de maintenance nécessaires pour maintenir un bon niveau de performance et de sécurité. Il s'agit essentiellement du remplacement de l'huile moteur, du liquide des circuits de refroidissement et de freinage, du remplacement du filtre à huile et des filtres à air, du remplacement des balais d'essuie-glace, des pneus et des plaquettes de frein. Les voitures modernes voient la durée entre les opérations de révision s'espacer de plus en plus: jusqu'à 20.000 ou 30.000 Km aujourd'hui contre 10.000 Km il y a encore quelques années.
Des interventions exceptionnelles sont rendues nécessaires suite à un accident qui peuvent aller jusqu'à des réparations complexes au niveau de la carrosserie voire le remplacement d'organes complets.
Les consommateurs sont de plus en plus attentifs au niveau de qualité des véhicules qu'ils achètent. Il n'est pas rare que les constructeurs organisent des campagnes de rappel sur un modèle donné afin de corriger un défaut même mineur. Les garanties accordées à l'achat de véhicules neufs sont maintenant systématiquement de 2 ans conformément à la législation Européenne. De nombreux constructeurs automobiles offrent des garanties étendues sur des durées de plus de 3 ans.
L'arrivée en force de l'électronique dans l'automobile qui si elle permet d'offrir de nombreuses nouvelles fonctionnalités, pose aussi de nouveaux problèmes au niveau de la maintenance et de la réparation. Les garagistes réparateurs sont confrontés de ce fait à une évolution significative de leur métier qui de purement mécanique devient de plus en plus électromécanique.
automobile - Description technique
Une automobile comporte essentiellement une carrosserie , abritant ses passagers et leurs bagages, un moteur, une transmission , quatre roues suspendues, des dispositifs de commande, d'éclairage et de signalisation.
Dans les premières voitures, la carrosserie était un simple assemblage de bois puis de tôles légères, embouties et soudées, sur laquelle étaient articulés les portières, le capot, le couvercle du coffre à bagages, et qui ne participait en rien à la résistance de l'ensemble. Le seul élément de rigidité était alors constitué par un châssis, comportant deux longerons en profilé métallique, reliés par des traverses, sur lequel étaient montés tous les organes susceptibles d'exercer des contraintes mécaniques (suspension des roues, moteur, transmission, direction, pare-chocs ). La technique du châssis est toujours celle des véhicules automobiles industriels (cars et camions) mais elle est maintenant supplantée, en matière d'automobiles particulières, par la technique des coques autoporteuses. Longerons et traverses sont ainsi intégrés à la coque et sont, de ce fait, considérablement allégés. Cette technique de la coque autoporteuse s'est essentiellement généralisée sur les voitures à conduite intérieure : coach (deux portes et deux glaces latérales), coupé (deux portes, quatre glaces), berline (quatre portes, quatre glaces), limousine (quatre portes, six glaces), break (conduite intérieure avec aménagement arrière mixte pour voyageurs supplémentaires ou marchandises). Il n'y a guère que les conduites intérieures anormalement longues, comme les super limousines américaines (six portes, huit glaces), et surtout les voitures décapotables : cabriolet (ou coupé décapotable), torpédo (ou berline décapotable), qui continuent à privilégier le châssis. À l'intérieur de la carrosserie, l'habitacle comprend les sièges des passagers, le système complet de pilotage, le tableau de bord et les accessoires divers. La carrosserie est équipée, outre des portes munies de leurs propres glaces, de glaces fixes telles que le pare-brise, de la lunette arrière et, éventuellement, de glaces latérales de complément. En plus des portières latérales, la carrosserie peut présenter un hayon ou une porte arrière, ainsi qu'un toit ouvrant, même si elle est autoporteuse. Elle est pourvue, à l'extérieur, des organes d'éclairage réglementaires (phares , combinés avec les feux de croisement ou codes , feux de position avant éventuels, feux rouges arrière, feux de stop, feux de recul), ainsi que des rétroviseurs extérieurs, qui complètent le rétroviseur interne, permettant au conducteur de regarder la route, derrière lui, à travers la lunette arrière.
Roulement et suspension
Le confort et la tenue de route exigent que les roues soient suspendues : leur liaison, directe ou indirecte, avec le châssis ou la coque est à la fois élastique et amortie. De même, le pneumatique assure une liaison élastique entre la chaussée et la roue, dotée elle-même d'un amortissement interne dans le matériau du pneumatique qui se déforme. Les roues et les organes qui leur sont liés oscillent donc entre deux systèmes élastiques et amortis. La théorie montre (et l'expérience confirme) que la qualité d'une suspension est d'autant meilleure que les déplacements verticaux de la carrosserie sont minimisés par rapport à sa position moyenne (condition essentielle du confort), que les roues ne décollent pas de la chaussée après le passage d'un trou dans le revêtement, par exemple (condition essentielle de la tenue de route), que la masse oscillante intermédiaire est plus faible (d'où l'engouement ancien pour les roues à rayons et le succès actuel des roues en alliage léger). Il faut noter que la notion de confort est subjective : la plupart des Européens préfèrent des suspensions relativement fermes, à l'amortissement critique, qui n'oscillent pas après passage d'une perturbation, alors que la plupart des Américains préfèrent des suspensions plus douces et moins amorties, bien adaptées à des revêtements routiers parfaits, mais qui sont génératrices de nausées, pour les passagers sensibles, lorsque la voiture est utilisée sur des routes médiocres.
À l'origine, les roues avant, directrices, étaient montées, comme sur les voitures hippomobiles, aux deux extrémités, appelées fusées, d'un essieu rigide sommairement suspendu, qui tournait globalement par rapport au châssis. Très vite, on s'aperçoit qu'il est nécessaire, pour que les roues restent pratiquement à la même place par rapport à la carrosserie et puissent être logées sous des ailes, que l'essieu reste parallèle à lui-même, les deux fusées étant articulées sur lui. Les roues arrière, motrices et non directrices, sont solidaires d'un essieu coupé en son centre par le pont arrière, recevant l'arbre de transmission venant des organes propulseurs (généralement situés à l'avant). Les essieu x sont suspendus par des ressorts à lames et amortis par des amortisseurs mécaniques à friction. Ces ensembles sont fort lourds surtout à l'arrière, et associent directement chaque roue d'un train aux perturbations subies par l'autre ; les performances des suspensions sont, de ce fait, médiocres. On commence par supprimer l'essieu avant et à suspendre chaque roue directement sur la carrosserie ou le châssis (roues dites indépendantes). Cela exige que chaque fusée soit portée par un ensemble déformable, qui peut être soit un quadrilatère articulé dont les côtés ont une longueur constante (la carrosserie ou le châssis en constituant l'un des côtés verticaux), soit un triangle articulé correspondant comportant un long côté vertical télescopique (la carrosserie ou le châssis en constituant un côté quasi vertical rigide). Dans le premier cas, la déformation du quadrilatère sollicite un ressort de suspension (à barre de torsion ou à boudin) et l'amortisseur. Dans le second, le côté télescopique est précisément constitué par l'amortisseur hydraulique lui-même, obligatoirement situé dans l'axe d'un ressort à boudin (suspension dite MacPherson). L'amélioration de confort et de tenue de route est telle qu'on cherche à appliquer cette technique aux roues arrière : on rend ainsi le pont arrière fixe (non suspendu) et on le relie à des roues indépendantes motrices, par l'intermédiaire de joints homocinétiques. On s'aperçoit alors que les joints homocinétiques ouvrent d'autres possibilités que celle de la seule transmission du mouvement à des roues oscillant verticalement. C'est ainsi que naissent, dans l'immédiat avant-guerre, les roues avant indépendantes, à la fois tractrices et directrices, qui se généralisent en Europe dans les décennies suivantes. Le seul inconvénient de ces dispositifs est, parfois, de permettre une trop grande inclinaison des carrosseries vers l'extérieur en virage rapide et serré ; on y a remédié en rétablissant une certaine réaction élastique modérée entre les deux roues d'un même train, à l'aide de barres antiroulis. L'ultime progrès des suspensions a été de réunir les fonctions de suspension et d'amortissement dans un même appareil. Un piston comprime de l'huile dans un cylindre, l'huile comprime elle-même un gaz assurant l'élasticité du dispositif. Un étranglement sur le circuit d'huile assure l'amortissement, comme sur un simple amortisseur hydraulique. Les suspensions correspondantes sont dites oléopneumatiques. Elles sont toutes capables de modifier la hauteur de la carrosserie au-dessus du sol en parcours tout terrain ou pour franchir une zone inondée. En position normale, elles ramènent toujours à sa valeur moyenne la hauteur de la coque, au droit de chaque roue, par rapport au sol, quelle que soit la charge globale du véhicule et son déséquilibre éventuel (correction automatique d'assiette). Elles s'opposent ainsi notamment à l'apparition d'une gîte vers l'extérieur, en virage rapide, et les plus perfectionnées d'entre elles sont même capables d'imposer alors une gîte centripète, analogue à celle que prend une moto, formule qui constitue un facteur complémentaire d'amélioration de la tenue de route.
La direction
L'engagement d'une voiture dans un virage est assuré par braquage des roues avant, généralement commandé par une crémaillère transversale horizontale, contrôlée par un pignon solidaire du volant de direction. Dans les voitures modernes, l'arbre reliant le volant au pignon est brisé, grâce à deux joints, et se replie sur lui-même en cas de choc violent à l'avant, évitant ainsi un type d'accidents très graves autrefois (le recul d'un arbre rigide défonçait la cage thoracique du conducteur). La crémaillère attaque elle-même, à ses deux extrémités, des biellettes articulées qui permettent les oscillations verticales des roues et assurent la rotation des fusées et des roues autour d'un axe approximativement vertical. Pour éviter tout glissement des pneumatiques sur le sol, générateur d'usure et de perte d'adhérence, il importe que les axes des fusées des roues avant ne restent pas parallèles, mais convergent approximativement vers un point situé sur l'axe des roues arrière, qui devient ainsi le centre de courbure commun des trajectoires de chacune des quatre roues. Quelques rares automobiles modernes à traction avant possèdent un train arrière auto directionnel : la traction oblique effectuée sur lui par la coque en virage entraîne un très léger braquage des roues arrière dans le même sens que celui des roues avant et l'inscription de la voiture dans des courbes rapides s'en trouve encore améliorée.
Les automobiles militaires d'opération, de type Jeep , et certains véhicules civils utilitaires possèdent un dispositif manuel de crabotage des roues, normalement non motrices, pour pouvoir bénéficier de quatre roues motrices dans les passages difficiles (véhicules dits 4 × 4 ). Quelques rares voitures civiles sont maintenant équipées de quatre roues motrices en permanence. On en attend une amélioration générale de l'adhérence sur route glissante : on manque toutefois de recul pour en juger l'efficacité.
Les conducteurs européens préfèrent généralement des directions relatives franches, avec lesquelles il n'est pas nécessaire de donner de nombreux tours de volant pour assurer le braquage complet. Les utilisateurs américains préfèrent généralement des directions plus démultipliées, ce qui ne se justifie guère, car les directions de leurs voitures sont toutes assistées par un servomoteur hydraulique, ce qui supprime tout effort sur le volant (à l'exception de l'effort résiduel de sensibilité que l'on maintient volontairement). Cette habitude résulte sans doute d'anciennes traditions qui se sont établies avant la généralisation de l'assistance. Les voitures européennes sont couramment équipées de la direction assistée, mais celle-ci n'est pas encore répandue sur les véhicules les plus légers.
Le freinage
Il est assuré à l'arrêt par un dispositif mécanique commandé, depuis l'habitacle, par un levier manuel à encliquetage, appelé frein à main .Ce dispositif agit généralement sur un train de roues ou sur l'arbre de transmission, entre moteur et roues motrices, lorsque celui-ci existe. Dans les voitures à boîte de vitesses automatique, un second dispositif provoque le blocage mécanique de la boîte à l'arrêt. Le freinage en marche est assuré par un dispositif hydraulique actionné par une pédale (pédale centrale dans les voitures classiques), qui agit sur des servomoteurs commandant les organes de freinage de chacune des quatre roues. Autrefois, ces organes étaient constitués d'un tambour cylindrique solidaire de la roue, sur la surface interne duquel venaient s'appliquer deux mâchoires fixes portant des matériaux de friction, mâchoires que le servomoteur écartait. Ils ont été remplacés par des freins à disques, que les servomoteurs font pincer par des mâchoires comportant des dispositifs de frottement périphériques appelés plaquettes de friction. Certains véhicules possèdent toutefois des freins à disques sur le train avant et des freins à tambour sur le train arrière, où les efforts de freinage sont moins importants. L'efficacité des freins, en usage prolongé, est réduite par l'échauffement (diminution à chaud du coefficient de frottement du matériau de friction sur l'acier). Les freins à disques sont moins sensibles à l'échauffement que les freins à tambour, surtout s'ils sont artificiellement ventilés, ce qui est le cas du train avant de certaines voitures puissantes et rapides. Ils sont également plus faciles à entretenir (le changement des plaquettes est aisé, alors que le changement des garnitures de frottement des mâchoires de freins à tambour est une opération longue et coûteuse). Ils sont enfin plus légers, ce qui améliore les performances de la suspension.
Le freinage hydraulique centralisé délivre un effort de freinage équilibré sur les roues droites et sur les roues gauches. Il comporte un dispositif limitant l'effort sur les roues arrière, qui doivent freiner moins que les roues avant, sous peine de commencer à glisser. L'équilibrage des efforts ne suffit pas, cependant, à garantir l'équilibrage des effets : l'usure des éléments de friction peut être dissymétrique et, surtout, le coefficient de frottement entre une roue et la route peut être différent pour chacune des quatre roues. Un freinage brutal risque d'entraîner le blocage d'une ou de plusieurs roues avec, comme conséquence, une perte d'adhérence qui diminue l'efficacité globale du freinage, engendre un dérapage latéral, annule l'effet de la direction s'il se produit sur les roues avant. D'où la faveur de plus en plus grande que rencontrent les systèmes antiblocages (ABS ) qui contrôlent en permanence la vitesse des quatre roues grâce à des capteurs électroniques à impulsion, détectent en temps réel le ralentissement relatif d'une ou de plusieurs roues et relâchent alors immédiatement l'effort de freinage sur le ou les servomoteurs concernés. Il est ainsi possible de maintenir la voiture sur sa trajectoire, même par freinage intense sur route glissante, tout en maintenant l'intensité maximale du freinage et l'efficacité de la direction.
Le moteur
Le moteur alternatif à combustion interne
Concurrencé depuis les origines par le moteur électrique, puis par les moteurs à explosion rotatifs, et enfin par les moteurs à turbines à gaz, le moteur alternatif à combustion interne (à explosion ou Diesel) a atteint un si haut niveau de qualité, dans une technique de base séculaire, qu'il n'a pu, jusqu'à présent, être détrôné. Quelques rares utilisations de moteurs alternatifs à deux temps ont maintenant disparu. Tous les autres sont à quatre temps et à quatre cylindres au minimum (quelques réalisations comportant deux cylindres à plat ont également disparu).
Le moteur le plus répandu est le moteur à quatre cylindres en ligne refroidi par eau, comportant un temps moteur par tour, et présentant un ordre d'allumage 1-3-4-2. Son couple n'est pas suffisamment régulier et il doit être doté d'un volant d'inertie important, peu favorable aux très fortes accélérations. Son équilibrage mécanique est médiocre et il engendre des vibrations. Son couple moyen décroît assez rapidement, au-dessous de la vitesse pour laquelle il est maximal, ce qui limite sa souplesse à bas régime. Mais il est robuste, simple à fabriquer, bon marché, et il a reçu de si nombreux perfectionnements qu'il s'impose sur toutes les voitures qui ne sont pas haut de gamme. Il existe quelques moteurs à quatre cylindres à plat, refroidis par air, qui sont mécaniquement un peu mieux équilibrés, mais qui ne se sont pas imposés. Une grande amélioration est obtenue avec les moteurs à six cylindres, soit en ligne, soit, de préférence, en V (deux rangées de trois cylindres en ligne, inclinées l'une par rapport à l'autre, utilisant le même vilebrequin). Les Américains, quant à eux, sont fidèles au moteur à huit cylindres en V, plus complexe, mais qu'ils ont perfectionné pour équiper leurs automobiles de séries à prix compétitifs. Ils en recherchent essentiellement le silence et la remarquable souplesse à bas régime, le couple de ces moteurs variant peu dans une très large plage de vitesse.
Le turbocompresseur.
Les perfectionnements les plus récents apportés aux moteurs à combustion interne portent sur : leur vitesse de rotation ; le taux de remplissage de leurs cylindres, lié à la perte de charge dans les soupapes d'admission et d'échappement, surtout à bas régime, et qui incite à multiplier le nombre des soupapes par cylindre ; la suralimentation éventuelle par un groupe turbocompresseur (ou turbo ), entraîné par l'énergie résiduelle disponible sur les gaz d'échappement. Il faut toutefois insister sur le fait que le seul avantage du turbo est de permettre à un moteur donné de produire une puissance plus importante. Mais il n'améliore pas le rendement de ce moteur et le dégrade même légèrement. Le débat reste vif, actuellement, dans les services techniques des constructeurs de voitures haut de gamme, entre les partisans de moteurs atmosphériques plus gros et les partisans de moteurs suralimentés par turbo, ces derniers étant souvent encouragés par les services commerciaux, pour lesquels le label " turbo " est un argument de vente.
En ce qui concerne les seuls moteurs à explosion , ils ont reçu quelques perfectionnements complémentaires spécifiques, avec le remplacement du carburateur par l'injection d'essence, dite indirecte, dans les tubulures d'admission, et avec la généralisation de l'allumage électronique, sans pièces mobiles, susceptible d'être automatiquement optimisé en fonction de nombreux facteurs, comme la vitesse de rotation du moteur, son régime d'alimentation, etc.
Le refroidissement
dit à l'eau de presque tous ces moteurs est en fait assuré par un circuit fermé étanche d'une solution aqueuse renfermant des additifs anticorrosion et de l'antigel . Le liquide de refroidissement se réchauffe à l'intérieur même du bloc-moteur. Il est ensuite pompé à la partie supérieure d'un échangeur eau air composé de tubes d'eau verticaux, ailetés côté air, appelé radiateur, et - après refroidissement - retourne au moteur. Son débit est contrôlé par un thermostat à action directe, situé à la sortie du bloc-moteur, qui ferme le circuit, à froid, pour accélérer la mise en température du liquide, au démarrage, jusqu'à sa température optimale voisine de 100 o C, et qui s'ouvre ensuite pour maintenir constante cette température. La circulation d'air dans le radiateur est assurée, sur route, par le seul déplacement de l'automobile et, à basse vitesse ainsi qu'à l'arrêt, par un ventilateur qui se met en marche, sous la commande d'un thermostat électrique, lorsque la température du fluide refroidi devient trop élevée. Une dérivation sur le circuit d'eau chaude alimente un radiateur secondaire, affecté au chauffage de l'habitacle.
Tous ces moteurs sont à démarrage électrique, grâce à un démarreur alimenté par une batterie, qui dessert tous les autres équipements électriques de bord et qui est, elle-même, rechargée par un alternateur entraîné par le moteur (par l'intermédiaire d'un redresseur).
Le régime de ces moteurs est commandé par une pédale, l'accélérateur, qui agit sur un volet placé dans la tubulure d'admission du mélange air essence (moteurs à carburateur) ou dans la tubulure d'admission d'air des moteurs à injection (à essence ou Diesel) et qui, dans ce dernier cas, contrôle également le débit de la pompe d'injection.
Les gaz d'échappement ,
libérés sous pression résiduelle non négligeable au moment de l'ouverture des soupapes d'échappement, traversent éventuellement la turbine d'un turbocompresseur, et vont se détendre ou achever leur détente dans un pot d'échappement , capacité cloisonnée servant d'amortisseur sonore, avant d'être rejetés à l'arrière du véhicule. Ils contiennent divers produits polluants : oxyde de carbone , oxydes d'azote imbrûlés, produits de dégradations des antidétonants organométalliques (plomb tétraéthyle), etc., qui induisent des nuisances sévères en zone urbaine. L'abandon progressif des additifs organométalliques permet de généraliser les pots catalytiques, qui complètent la combustion des imbrûlés et de l'oxyde de carbone, et détruisent en partie les oxydes d'azote.
Autres types de moteur
En concurrence avec le moteur alternatif, le moteur rotatif Wankel a remporté un vrai succès d'estime en raison de son extrême ingéniosité. Mais il s'est révélé définitivement handicapé par l'impossibilité de maîtriser correctement les problèmes d'étanchéité entre son rotor tournant et son stator. Il a, de ce fait, aujourd'hui disparu des applications commerciales. L'avenir de la turbine à gaz, quant à lui, dépend essentiellement de l'aptitude des constructeurs à mettre au point un échangeur de chaleur très efficace, mais très compact, entre les gaz d'échappement très chauds (à la pression atmosphérique) et l'air d'alimentation de la chambre de combustion (à environ 12 bars). Ils n'y sont pas encore parvenus, mais certains bureaux d'études y travaillent très activement. En cas de succès, la transmission aux roues se fera vraisemblablement par l'intermédiaire d'une génératrice électrique de courant continu particulière, tournant à la vitesse de la turbine, et alimentant un moteur individuel par roue.
Les voitures électriques à accumulateur constituent un domaine qui n'a jamais été abandonné depuis les débuts de l'automobile. Malgré l'extrême lourdeur des accumulateurs, le Belge Camille Jonatzy construisit en effet, en 1899, un engin capable de monter à plus de 100 km/h et de rouler quelques minutes, mais aucune réalisation ne suivit. De décennie en décennie, quelques nouveaux prototypes furent expérimentés. Mais un regain d'intérêt se manifeste de nos jours, en grande partie suscité par la nécessité de réduire la pollution atmosphérique dans les grandes villes. L'amélioration, bien qu'encore modeste, des accumulateurs a permis de construire des voitures, affectées à des services municipaux ou à des services publics, qui n'exigent qu'une utilisation strictement urbaine, et n'imposent pas de longs parcours interurbains. Les perspectives actuelles d'évolution des accumulateurs sont, par ailleurs, assez prometteuses.
D'intéressants projets de véhicules électriques urbains banalisés s'initient, véhicules que l'on pourrait " emprunter " grâce à une carte d'abonnement, dans de nombreuses stations où ces véhicules se rechargeraient automatiquement par induction, sans établissement d'aucune connexion électrique matérielle, dès l'instant où ils y auraient été déposés.
Il existe enfin, au Japon, un projet futuriste d'un véhicule électrique " dual " combinant, en ville, une alimentation de ses moteurs par accumulateurs et, sur route, une alimentation de ces mêmes moteurs par une génératrice entraînée par une turbine à gaz. Sur route, cette génératrice rechargerait également les accus pour permettre une utilisation urbaine momentanée du véhicule. En usage urbain prolongé, les techniques de recharge classiques resteraient appliquées.
La transmission
La transmission de la puissance du moteur aux roues se fait, classiquement, par l'intermédiaire :
d'un embrayage à friction, normalement en prise sous l'action de ressorts, mais que l'on peut libérer par l'action sur une pédale, dite d'embrayage , qui est la plus à gauche des trois pédales habituelles (accélérateur, freins, embrayage) ;
d'une boîte de vitesses mécanique à plusieurs rapports avant et un rapport arrière, qui permet de maintenir le moteur dans une plage de vitesse de rotation qui lui convient (dans laquelle, en particulier, la valeur de son couple est suffisante), quelle que soit la vitesse du véhicule ;
d'un arbre de transmission éventuel si le moteur est à l'avant et les roues motrices à l'arrière ;
d'un pont comportant un renvoi d'angle entre l'axe de l'arbre de transmission et celui des roues, pont qui comporte un différentiel incorporé, permettant aux deux roues motrices de ne pas tourner à la même vitesse, si la voiture est engagée dans un virage. Lorsque le moteur est à la hauteur des roues motrices (tout à l'avant ou tout à l'arrière), le renvoi d'angle et le différentiel sont généralement incorporés dans le carter de la boîte de vitesses. Les véhicules à quatre roues motrices possèdent toujours un arbre de transmission, deux différentiels de pont et un différentiel d'arbre.
Les boîtes de vitesses mécaniques comportent un arbre d'entrée et un arbre de sortie coaxiaux et un arbre intermédiaire décalé, entraîné en permanence par l'arbre d'entrée (par l'intermédiaire d'un couple d'engrenages). Cet arbre intermédiaire porte autant d'engrenages qu'il y a de rapports (généralement quatre ou cinq rapports avant et un rapport arrière), moins un. Chacun de ces engrenages entraîne un engrenage homologue monté fou sur l'arbre de sortie (ils tournent librement sur lui, sans l'entraîner). Un engrenage intermédiaire est inséré, pour le rapport arrière, entre l'engrenage de l'arbre intermédiaire et celui de l'arbre de sortie. L'arbre de sortie porte également des baladeurs qui tournent avec lui tout en pouvant coulisser axialement grâce à des cannelures. L'enclenchement d'un rapport se produit, après avoir débrayé pour désolidariser du moteur l'arbre d'entrée et l'arbre intermédiaire, en faisant coulisser l'un de ces baladeurs. Dans un premier temps, il vient frotter sur le flanc d'un engrenage fou. Il en résulte une synchronisation, avec l'arbre de sortie, de cet engrenage, et, par son intermédiaire, de l'arbre intermédiaire et de l'arbre d'entrée. Dans un deuxième temps, le baladeur se crabote définitivement sur l'engrenage synchronisé. Il est alors possible de relâcher la pédale d'embrayage et de rétablir la continuité moteur roues sur le rapport choisi. On économise un train d'engrenage en prévoyant un baladeur particulier qui synchronise puis crabote directement l'arbre d'entrée sur l'arbre de sortie (prise directe). Les baladeurs sont à simple ou à double effet : dans ce dernier cas, ils synchronisent un rapport en coulissant dans un sens, et un autre rapport en coulissant dans l'autre sens. Les baladeurs sont commandés par des fourchettes, engagées dans une gorge à leur périphérie, fourchettes solidaires de coulisseaux glissant sur des tiges lisses fixes. Au point mort de la boîte, tous les baladeurs sont en position neutre et tous les coulisseaux (3 ou 4 généralement) sont à côté les uns des autres, alignés sur une droite perpendiculaire aux arbres. Le levier de changement de vitesse, articulé sur une rotule, peut se déplacer latéralement et engager son extrémité inférieure dans des rainures usinées à la partie supérieure de chaque coulisseau. Lorsqu'un coulisseau a ainsi été sélectionné, il suffit de pousser le levier en avant ou de le tirer en arrière, pour faire reculer ou avancer le coulisseau correspondant, sa fourchette, le baladeur, et enclencher ainsi un rapport. Un tel dispositif interdit de sélectionner un autre baladeur, avant d'avoir ramené le précédent au point mort.
Les boîtes de vitesses mécaniques sont de plus en plus concurrencées par les boîtes de vitesses automatiques, qu'elles ont même totalement supplantées aux États-Unis. Les boîtes automatiques sont, le plus souvent, des boîtes classiques à trois vitesses, automatiquement télécommandées, en fonction de la vitesse du moteur et de la puissance qui lui est demandée. L'embrayage mécanique et sa pédale sont supprimés et remplacés par un coupleur hydraulique. Un sélecteur manuel de commande comporte deux positions principales : marche arrière et conduite normale. En conduite normale, lorsque la voiture est arrêtée et que le moteur tourne au ralenti, le coupleur ne transmet aucun couple appréciable. Il suffit d'accélérer progressivement le moteur pour démarrer la voiture et l'accélérer, jusqu'à ce que la commande automatique passe la vitesse suivante, etc. Pour assurer une forte accélération, par exemple pour dépasser un camion, il faut écraser la pédale d'accélérateur, ce qui provoque une rétrogradation immédiate à la vitesse inférieure. Le sélecteur possède également une position de blocage en stationnement (il suffit, par exemple, d'enclencher simultanément deux rapports différents, ce qui est impossible dans une boîte mécanique), et une ou deux positions de verrouillage sur le premier et le deuxième rapport, positions utilisées uniquement à basse vitesse, dans des passages particulièrement difficiles.
Les différentiels attaquent les deux demi arbres entraînant respectivement les roues motrices droite et gauche, par l'intermédiaire de deux engrenages coniques, ou planétaires, montés à leurs extrémités. Ces deux planétaires sont placés à l'intérieur d'une cage rotative solidaire du mouvement à transmettre, provenant du moteur. Cette cage porte plusieurs engrenages coniques, ou satellites, en prise avec les planétaires (leurs axes sont perpendiculaires). Lorsque la cage tourne et que la voiture est engagée en ligne droite, l'ensemble constitué par la cage, les satellites et les planétaires se comporte comme un ensemble monobloc : les satellites suivent le mouvement de la cage mais ne tournent pas sur eux-mêmes, les deux planétaires tournent à la même vitesse. Si la voiture s'engage dans un virage, les trajectoires suivies par les deux roues motrices sont différentes et leur adhérence sur le sol les oblige à tourner à des vitesses également différentes. Les satellites tournent alors sur eux-mêmes. Le mouvement de la cage est toujours transmis aux planétaires, mais la rotation des satellites permet d'adapter le dispositif aux vitesses de rotation différentes des roues, dont la moyenne arithmétique reste alors égale à celle de la cage.
L'inconvénient principal d'un tel dispositif est que la perte d'adhérence d'une roue (patinage ) entraîne l'immobilisation du véhicule. La roue qui patine accélère, en effet, jusqu'au double de la vitesse de la cage, et la roue qui ne patine pas s'arrête. Cela explique l'apparition, surtout chez des véhicules destinés à des conditions d'utilisations difficiles, de différentiels plus complexes qui, en cas de début d'accélération intempestif d'une roue, sont autobloquants.
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