La boîte de vitesses permet d'adapter la vitesse de rotation et le couple mécanique transmis par un moteur. Grâce à elle, un véhicule ou une machine peut démarrer facilement, gravir une pente, transporter une charge ou rouler rapidement tout en utilisant le moteur dans les meilleures conditions.

Pourquoi changer de vitesse ?

Un moteur fonctionne efficacement dans une plage de vitesses limitée. S'il tourne trop lentement, il manque de puissance. S'il tourne trop vite, il consomme davantage d'énergie et s'use plus rapidement.

La boîte de vitesses permet donc de choisir le rapport de transmission le mieux adapté à chaque situation.

Le fonctionnement de la boîte de vitesses

Une boîte de vitesses contient plusieurs engrenages de tailles différentes. En sélectionnant une paire d'engrenages, on modifie le rapport entre la vitesse du moteur et celle des roues.

En première vitesse, les roues tournent lentement mais reçoivent une force importante. Le véhicule peut ainsi démarrer facilement ou gravir une côte.

En passant progressivement aux vitesses supérieures, les roues tournent de plus en plus vite tandis que le couple transmis diminue. Le véhicule peut alors rouler rapidement sans que le moteur tourne excessivement vite.

Du démarrage à la vitesse de croisière

Au démarrage, le conducteur utilise la première vitesse. Lorsque le véhicule accélère, il passe en deuxième, puis en troisième, et ainsi de suite.

À vitesse élevée, le moteur tourne moins vite pour une même vitesse du véhicule. Cela réduit le bruit, l'usure et la consommation de carburant ou d'énergie.

Les différents types de boîtes de vitesses

Les boîtes manuelles nécessitent l'utilisation d'un embrayage pour changer de rapport.

Les boîtes automatiques sélectionnent elles-mêmes le rapport le plus adapté selon la vitesse du véhicule et la puissance demandée.

Les boîtes robotisées utilisent un embrayage commandé automatiquement, tandis que les boîtes à variation continue (CVT) ne possèdent pas de rapports fixes. Elles utilisent des poulies à diamètre variable reliées par une courroie ou une chaîne spéciale afin d'adapter le rapport de transmission en continu.

Des applications variées

Les boîtes de vitesses équipent les voitures, les camions, les tracteurs, les motos, les grues, les machines agricoles et de nombreuses machines industrielles.

Les vélos à vitesses utilisent le même principe. En changeant de pignon ou de plateau, le cycliste modifie le rapport de transmission pour pédaler plus facilement dans une montée ou rouler plus vite sur le plat.

La lubrification

Les engrenages de la boîte de vitesses baignent dans une huile de lubrification. Cette huile réduit les frottements, limite l'usure, refroidit les pièces et évacue les particules métalliques produites pendant le fonctionnement.

Une huile usée ou un niveau d'huile insuffisant peuvent provoquer une usure rapide des engrenages et des roulements. C'est pourquoi les boîtes de vitesses doivent être entretenues selon les recommandations du constructeur.