Transmissions Combien de fois entend-on parler de boîte automatique, alors que le commercial ou le conducteur qui évoque ce terme fait référence à une boîte automatisée ou robotisée! Pourtant, les deux solutions diffèrent totalement. Pourquoi cette confusion?
À l’origine de la confusion entre boîte robotisée et boîte automatique, il y a le fait qu’il n’y a plus que deux pédales au plancher: l’accélérateur et le frein de service; et en second lieu, le fait que la boîte robotisée (ou automatisée), comme la boîte automatique, sait passer les rapports… automatiquement! Mais il s’agit là des seules choses qui réunissent ces deux familles de transmissions. Car la boîte robotisée tient plus de la boîte manuelle que de la vraie boîte automatique. Elle requiert un embrayage, généralement monodisque à sec pour les autocars, voire les autobus (cf. Volvo 7900).
Cet embrayage sert à interrompre ponctuellement la liaison moteur-boîte pour permettre le changement de rapport et la mise au neutre (point mort) de la transmission. Que l’on ait donc une boîte robotisée ou une boîte manuelle, la pièce d’usure que constitue l’embrayage est toujours bien présente.
Elle est, en théorie, en mesure de limiter les usures anormales de l’embrayage. Mais à terme, le fait même qu’il y ait un embrayage à friction entraîne inéluctablement son changement. L’économie avancée à l’achat (en comparaison avec la boîte automatique) doit donc être tempérée par le coût à moyen terme du changement de l’embrayage (immobilisation, prix de la pièce et de la main-d’œuvre). Étant en communication électronique avec le calculateur moteur, la boîte robotisée change les rapports de façon à éviter les surrégimes et les sous-régimes. Sur ce plan, elle se rapproche d’une boîte automatique, d’où la confusion.
Attention aussi au fait que les boîtes robotisées d’autocars de tourisme sont conçues pour un usage routier, voire autoroutier. La répétition des cycles débrayage/embrayage et changements de rapports induit une usure plus rapide. En la matière, le mieux peut être l’ennemi du bien. Ainsi, une boîte 12 rapports passera-t-elle son temps à “tricoter” tandis qu’une boîte 8, voire 6 rapports, offrirait en même temps davantage de confort pour le conducteur et les passagers et moins d’usure à terme.
Les boîtes robotisées Daimler, Volvo, et ZF sont dépourvues de synchronisateurs, ce qui élimine une pièce d’usure dans la boîte elle-même. Reposant sur une architecture à crabots, les transmissions ZF As-Tronic (et bientôt la gamme Traxon), Volvo I-Shift ou Daimler PowerShift offrent une grande rapidité d’engagement de rapports. Mais cette rapidité ne sert à rien si la gestion de l’embrayage est bâclée. Quelques essais et prises en mains Bus & Car ont révélé qu’il existait en ce domaine une grande disparité d’une marque à une autre, voire d’un modèle à un autre! Cette paresse peut entraîner une surconsommation de gazole car elle impose des remises en vitesse plus vigoureuses. On subit également les ruptures de couple du fait de l’ouverture de l’embrayage, ce qui nuit au confort de conduite. Les progrès des logiciels font que ce défaut peut être presque totalement supprimé (cas de la dernière génération Daimler PowerShift GO 250-8 ou de la Volvo I-Shift sur Volvo 9500).
En ville, une boîte robotisée subira toujours davantage d’usure et aura une progressivité toujours moins bonne qu’une vraie boîte automatique. Par contre, le rendement mécanique d’une boîte robotisée est proche de 100 %, comme une boîte manuelle, la fatigue du conducteur en moins! Elle est donc à recommander pour les usages mixtes route/autoroute avec une faible utilisation urbaine. L’idéal serait que les constructeurs proposent systématiquement le choix entre les différentes solutions de transmissions, y compris sur le segment des autocars de tourisme ou de grand tourisme. En effet, ils peuvent être amenés à travailler et manœuvrer fréquemment en milieu urbain, notamment pour les réceptifs de groupes. Pour de telles utilisations, la boîte automatique à convertisseur est pertinente.
Par convention, on parle de “la” boîte automatique mais on devrait parler “des” boîtes automatiques. Elle se distingue de la boîte robotisée par ses composants internes. Au lieu d’avoir des lignes d’arbres sur lesquels sont positionnés les engrenages, on trouve des trains planétaires (appelés trains épicycloïdaux) reliés à des embrayages et freins hydrauliques qui vont assurer les combinaisons de démultiplications. Dans la boîte, pour effectuer les phases de démarrage, on a un convertisseur de couple (ou un coupleur) à la place de l’embrayage.
Ce fameux convertisseur, tant décrié par le passé pour son glissement générateur de surconsommation (c’est l’entraînement de l’huile par la turbine émettrice qui actionne la turbine réceptrice), est aujourd’hui solidarisable mécaniquement. ZF et Allison ont trouvé une parade qui consiste à “ponter” le convertisseur: la liaison mécanique supprime tout patinage intempestif. On conserve alors le meilleur des deux mondes: la fluidité du convertisseur au démarrage et l’optimisation du rendement mécanique. Inconvénient, il faut greffer à la boîte un ralentisseur hydrodynamique, ce qui entraîne une masse supplémentaire. Une alternative, défendue par Voith, est l’utilisation du coupleur hydraulique qui se passe des aubages du réacteur propres au convertisseur. Cela contribue à l’accroissement du rendement qui est meilleur sur le coupleur, mais il ne peut pas multiplier le couple au démarrage comme un convertisseur!
Le coupleur permet d’obtenir facilement un ralentisseur intégré en freinant la turbine réceptrice. Voith, sur ses boîtes Diwa intègre le coupleur en milieu de boîte, entre les trains épicycloïdaux et les inverseurs de marche (le ralentisseur hydrodynamique est ici secondaire). Allison et ZF positionnent le convertisseur en nez de boîte (le ralentisseur est ici primaire). Avantage de cette solution: le convertisseur ainsi positionné filtre vibrations et acyclismes du vilebrequin, quand Voith doit ajouter en entrée de boîte (comme pour les transmissions manuelles ou robotisées d’ailleurs) un damper qui doit absorber les fréquences vibratoires provenant du volant moteur. Coupleurs, ou convertisseurs, permettent de transmettre le couple moteur en continu et assurent donc la continuité de la propulsion, ce qui peut s’avérer précieux lors d’un démarrage en côte ou d’une traversée d’intersection.
Ultime atout de la vraie boîte automatique: elle permet une progression à basse vitesse d’une très grande précision et d’une très grande douceur. Aucune usure dans les phases de démarrage n’est à craindre, ce qui est stratégique pour un véhicule urbain. Seule une vidange périodique de l’huile de boîte et du convertisseur est nécessaire. L’évolution technologique récente amène les transmissions automatiques à supporter toujours davantage de couple moteur, tout en réduisant les pertes de rendement au niveau de la partie hydraulique (ZF EcoLife et Voith Diwa.6). Cela passe parfois par de nouvelles exigences en terme de qualité d’huile (ZF avait anticipé cette évolution dès l’apparition de la génération EcoLife).
Pour Allison, comme pour ZF et Voith, l’intelligence du pilotage de la boîte est aussi à l’origine de l’amélioration des performances des boîtes automatiques. Allison, Voith et ZF ont aussi des solutions permettant un diagnostic facile de la boîte et de son fonctionnement. Restent deux obstacles: le prix d’achat face à celui de la boîte manuelle ou robotisée, et la réputation de voracité qui reste associée aux boîtes automatiques. Ces quatre dernières années, les essais et prises en mains de Bus & Car ont prouvé qu’il n’en était rien, mais les a priori ont la vie dure!