Systèmes de transmission manuelle et automatique

Introduction au chapitre

Ce chapitre couvre l'ensemble des connaissances requises pour l'examen Sceau rouge concernant les systèmes de transmission, manuels et automatiques. Vous devez maîtriser non seulement les principes de fonctionnement, mais aussi les procédures de diagnostic, les calculs de rapports, les tolérances d'usure et les normes de sécurité applicables. La transmission est le pont entre le moteur et les roues ; toute erreur de diagnostic ou de réparation peut entraîner des défaillances catastrophiques et des risques de blessures graves.

Principes fondamentaux de la transmission

Rôle et fonction de la transmission

La transmission a pour fonction de modifier le couple et la vitesse transmis du moteur aux roues motrices. Elle permet au véhicule de démarrer à l'arrêt, de monter des pentes, d'accélérer et de maintenir une vitesse de croisière économique. Sans transmission, le moteur calerait à l'arrêt et ne pourrait pas fonctionner dans sa plage de régime utile.

Le rapport de transmission est le rapport entre la vitesse d'entrée et la vitesse de sortie. Un rapport inférieur à 1:1 est un rapport de surmultiplication (overdrive), tandis qu'un rapport supérieur à 1:1 est un rapport de démultiplication. Le couple est multiplié par le rapport de transmission, tandis que la vitesse est divisée par ce même rapport.

Calcul du rapport de transmission

Le rapport de transmission se calcule comme suit :

Rapport = Nombre de dents de la roue menée ÷ Nombre de dents de la roue menante

Exemple : un pignon menant de 20 dents entraîne une roue menée de 60 dents. Le rapport est de 60 ÷ 20 = 3,0:1. Le couple est multiplié par 3 et la vitesse est divisée par 3.

Pour une transmission complète, le rapport global est le produit du rapport de la boîte, du rapport du différentiel et du rapport de la boîte de transfert (si applicable) :

Rapport global = Rapport de boîte × Rapport de différentiel × Rapport de boîte de transfert

Efficacité mécanique et pertes

Aucune transmission n'est parfaitement efficace. Les pertes proviennent du frottement des engrenages, des roulements, des joints d'étanchéité et de la pompe hydraulique (pour les automatiques). L'efficacité typique d'une transmission manuelle est de 94 à 97 %, tandis qu'une transmission automatique conventionnelle atteint 85 à 92 %. Les transmissions à double embrayage (DCT) se situent entre les deux, à 92 à 95 %.

Transmission manuelle

Composants principaux

La transmission manuelle comprend les éléments suivants :

Arbre primaire (arbre d'entrée) : reçoit le couple du moteur via l'embrayage.

Arbre secondaire (arbre de sortie) : transmet le couple au différentiel.

Arbre intermédiaire (contre-arbre) : transmet le mouvement entre l'arbre primaire et l'arbre secondaire.

Pignons fous : montés sur roulements sur l'arbre secondaire, ils tournent librement jusqu'à ce qu'ils soient verrouillés par le synchroniseur.

Synchroniseurs : dispositifs qui égalisent la vitesse des pignons avant l'engagement.

Fourchettes de sélection : déplacent les synchroniseurs.

Mécanisme de sélection : commandé par le levier de vitesses.

Synchroniseurs : principe et fonctionnement

Le synchroniseur est un composant critique. Il utilise un cône de friction pour égaliser la vitesse entre le pignon fou et l'arbre avant l'engagement des dents. Le fonctionnement se déroule en trois phases :

29.Phase de déplacement : la fourchette pousse le moyeu du synchroniseur vers le pignon.

30.Phase de synchronisation : le cône de friction entre en contact, créant un couple de friction qui égalise les vitesses.

31.Phase d'engagement : une fois les vitesses égalisées, les dents de verrouillage s'engagent sans choc.

Jeu axial : la plupart des synchroniseurs ont un jeu axial de 0,05 à 0,15 mm. Un jeu excessif indique une usure et peut causer des craquements au passage des vitesses.

Procédure de démontage et inspection

Pour l'examen, vous devez connaître la séquence logique de démontage :

35.Vidanger l'huile de transmission (respecter les normes environnementales).

36.Retirer le carter de transmission.

37.Mesurer les jeux axiaux et radiaux des arbres à l'aide d'un comparateur.

38.Inspecter les dents des pignons pour détecter l'usure, l'écaillage ou la fissuration.

39.Vérifier les roulements pour détecter tout bruit, jeu ou marque de brinellage.

40.Inspecter les synchroniseurs : mesurer le jeu entre le moyeu et la bague.

41.Vérifier l'état des fourchettes : usure des surfaces de contact.

42.Contrôler l'alignement des arbres.

Spécification typique : le jeu entre le moyeu du synchroniseur et la bague de verrouillage ne doit pas dépasser 0,10 mm. Au-delà, remplacer l'ensemble.

Huiles de transmission manuelle

Les huiles de transmission manuelle sont classées selon la norme SAE J306. Les grades courants sont 75W-90, 80W-90 et 75W-140. La classification API GL-4 convient aux transmissions synchronisées en alliage de cuivre, tandis que la API GL-5 est recommandée pour les ponts et certaines transmissions à haute pression. Attention : l'utilisation d'une huile GL-5 dans une transmission avec synchroniseurs en laiton peut provoquer une corrosion du laiton.

Grade SAE	Viscosité à 100°C (cSt)	Usage typique
75W-90	13,5 – 24,0	Transmissions modernes
80W-90	13,5 – 24,0	Transmissions plus anciennes
75W-140	24,0 – 41,0	Applications lourdes

Embrayage

Types d'embrayage

L'embrayage manuel est de type friction à sec dans la grande majorité des véhicules légers. Il comprend :

Le plateau de pression (ou mécanisme d'embrayage).

Le disque d'embrayage (friction).

La butée de débrayage.

Le volant moteur.

Réglage et jeu de la pédale

Le jeu libre de la pédale d'embrayage doit être conforme aux spécifications du fabricant, généralement entre 10 et 25 mm. Un jeu insuffisant provoque un patinage de l'embrayage ; un jeu excessif provoque un débrayage incomplet et des craquements.

Procédure de remplacement

57.Déposer la transmission.

58.Mesurer l'épaisseur du disque d'embrayage (minimum typique : 6,0 mm pour un disque neuf de 8,0 mm).

59.Vérifier le voile du volant moteur (maximum 0,05 mm).

60.Vérifier le parallélisme du plateau de pression (maximum 0,10 mm).

61.Aligner le disque avec un arbre d'alignement.

62.Serrer les boulons du plateau de pression en croix, au couple spécifié.

63.Régler le jeu de la pédale.

Couple de serrage typique : les boulons du plateau de pression sont serrés à 25-35 N·m selon le fabricant. Toujours consulter les spécifications du constructeur.

Transmission automatique

Composants et circuits hydrauliques

La transmission automatique conventionnelle comprend :

Convertisseur de couple : remplace l'embrayage.

Train épicycloïdal : fournit les rapports.

Embrayages et freins : commandent les éléments du train épicycloïdal.

Corps de valve : distribue la pression hydraulique.

Pompe à huile : génère la pression.

Module de commande électronique (TCM) : contrôle les solénoïdes.

Convertisseur de couple

Le convertisseur de couple comprend trois éléments principaux :

Pompe (impulseur) : entraînée par le moteur.

Turbine : entraîne l'arbre d'entrée de la transmission.

Stator : redirige le flux d'huile pour multiplier le couple.

Le rapport de multiplication du couple (couple de sortie ÷ couple d'entrée) peut atteindre 2,5:1 à l'arrêt complet. Ce rapport diminue à mesure que la turbine accélère, jusqu'à atteindre environ 1:1.

Embrayage de verrouillage (lock-up) : à vitesse stabilisée, l'embrayage de verrouillage solidarise la pompe et la turbine, éliminant le glissement et améliorant le rendement énergétique. La température de fonctionnement du convertisseur doit rester entre 80°C et 100°C.

Train épicycloïdal : calcul des rapports

Le train épicycloïdal simple comprend un planétaire, une couronne et des satellites montés sur un porte-satellites. La formule générale est :

N_couronne = N_planétaire × (Z_planétaire ÷ Z_couronne)

Où Z représente le nombre de dents. Pour un train épicycloïdal simple avec planétaire de 30 dents et couronne de 75 dents :

Planétaire fixe, couronne menante, porte-satellites mené : rapport = 1 + (Z_couronne ÷ Z_planétaire) = 1 + (75 ÷ 30) = 3,5:1

Couronne fixe, planétaire menant, porte-satellites mené : rapport = 1 + (Z_planétaire ÷ Z_couronne) = 1 + (30 ÷ 75) = 1,4:1

Porte-satellites fixe, planétaire menant, couronne menée : rapport = Z_couronne ÷ Z_planétaire = 75 ÷ 30 = 2,5:1 (inversion de sens)

Diagnostic électronique et codes d'erreur

Les transmissions automatiques modernes sont contrôlées par le module de commande de transmission (TCM) . Les codes d'erreur OBD-II sont normalisés selon la norme SAE J2012. Les codes spécifiques à la transmission commencent par P0700 à P0999 pour les codes génériques et P2700 à P2799 pour les codes spécifiques au fabricant.

Code	Description	Action typique
P0715	Circuit du capteur de vitesse d'entrée	Vérifier le capteur et le câblage
P0730	Rapport incorrect	Vérifier l'embrayage interne et les solénoïdes
P0741	Embrayage de verrouillage du convertisseur collé	Vérifier le solénoïde et le convertisseur
P0750	Solénoïde de changement de vitesse A	Tester le solénoïde et son circuit

Procédure d'essai de pression

L'essai de pression de la transmission automatique est essentiel au diagnostic. La pression de ligne typique est de :

Au ralenti : 400 à 600 kPa (4 à 6 bar)

En charge (stall test) : 1 200 à 1 800 kPa (12 à 18 bar)

Essai de patinage (stall test) : maintenir le frein de service serré, placer le sélecteur en position D, accélérer à plein régime pendant 5 secondes maximum. Le régime maximal atteint doit être conforme aux spécifications (généralement 1 800 à 2 500 tr/min). Un régime trop élevé indique un glissement du convertisseur ou des embrayages ; un régime trop bas indique une restriction moteur ou un convertisseur défectueux.

Arbres de transmission et joints homocinétiques

Arbre de transmission (propeller shaft)

L'arbre de transmission transmet le couple de la transmission au différentiel. Il doit être équilibré dynamiquement. Un déséquilibre provoque des vibrations à haute vitesse. Le jeu angulaire des joints en U ne doit pas dépasser 0,10 mm mesuré avec un comparateur.

Joints homocinétiques (CV joints)

Les joints homocinétiques transmettent le couple à angle constant. Deux types principaux :

Joint tripode : utilisé côté transmission, permet un mouvement axial.

Joint à billes (Rzeppa) : utilisé côté roue, permet un grand angle de braquage.

Inspection : vérifier l'état des soufflets (boots). Une déchirure du soufflet entraîne une perte de graisse et une contamination par l'eau et la saleté. Un joint endommagé produit un claquement en braquage ou un bourdonnement en accélération.

Différentiel

Fonction et types

Le différentiel permet aux roues motrices de tourner à des vitesses différentes dans les virages. Les types principaux sont :

Différentiel ouvert : répartit le couple équitablement, mais envoie toute la puissance à la roue qui patine.

Différentiel à glissement limité (LSD) : utilise des embrayages ou un visqueux pour limiter la différence de vitesse.

Différentiel verrouillable : verrouille les deux roues ensemble pour une traction maximale.

Rapport de pont

Le rapport de pont (rapport final) se calcule comme suit :

Rapport de pont = Nombre de dents de la couronne ÷ Nombre de dents du pignon d'attaque

Exemple : couronne de 41 dents, pignon de 10 dents → rapport = 41 ÷ 10 = 4,10:1.

Réglage du jeu de denture

Le jeu de denture (backlash) entre la couronne et le pignon d'attaque doit être compris entre 0,10 et 0,20 mm pour la plupart des véhicules. Ce jeu se mesure avec un comparateur placé sur une dent de la couronne. Un jeu excessif provoque du bruit ; un jeu insuffisant provoque une surchauffe et une usure rapide.

Précharge des roulements : la précharge du pignon d'attaque se règle par des cales (shims) ou un entretoise. La résistance au couple de rotation du pignon doit être de 1,5 à 3,5 N·m pour les roulements neufs.

Normes et codes canadiens

Code canadien de l'électricité

Bien que les véhicules ne soient pas directement couverts par le Code canadien de l'électricité, Chapitre V, les ateliers de réparation doivent respecter les règles relatives aux installations électriques. La règle 8-200 concerne la capacité des conducteurs et la protection contre les surintensités. Les équipements de levage et les outils électriques doivent être conformes à la CSA C22.2 pour la sécurité.

CSA B149.1

Le CSA B149.1 (Code sur les installations de gaz naturel et de propane) s'applique aux véhicules au gaz naturel comprimé (GNC) ou au propane. Les systèmes de carburant alternatif installés sur les véhicules doivent être conformes à cette norme. Les techniciens qui travaillent sur ces systèmes doivent connaître les procédures de purge et de dépressurisation avant toute intervention.

Normes de sécurité au travail

Les normes provinciales de santé et sécurité au travail s'appliquent dans tous les ateliers. Les points clés :

Utilisation de lunettes de sécurité et de gants résistants aux huiles.

Levage des véhicules avec des ponts conformes à la CSA Z271 (norme pour les ponts élévateurs).

Ventilation adéquate lors des essais moteur (monoxyde de carbone).

Gestion des huiles usées conformément aux règlements environnementaux canadiens.

Procédures de diagnostic systématique

Arbre de décision pour une transmission qui ne passe pas les vitesses

131.Vérifier le niveau et l'état de l'huile.

132.Vérifier les codes d'erreur avec un outil de diagnostic.

133.Vérifier les connexions électriques et les solénoïdes.

134.Effectuer un essai de pression hydraulique.

135.Vérifier le câble ou le lien de sélection.

136.Si tout est normal, déposer la transmission pour inspection interne.

Mesure des jeux : outils et tolérances

Composant	Outil de mesure	Tolérance typique
Jeu axial d'arbre	Comparateur	0,05 – 0,15 mm
Jeu radial de roulement	Comparateur	0,02 – 0,08 mm
Jeu de denture (backlash)	Comparateur	0,10 – 0,20 mm
Voile de volant moteur	Comparateur	0,05 mm max
Épaisseur de disque d'embrayage	Pied à coulisse	6,0 mm min

Calcul du régime moteur en fonction de la vitesse

Pour calculer le régime moteur à une vitesse donnée :

Régime (tr/min) = (Vitesse (km/h) × Rapport de pont × Rapport de boîte × 1 000) ÷ (Circonférence de la roue (m) × 60)

Exemple : véhicule à 100 km/h, rapport de pont 3,73, rapport de boîte 0,70 (surmultiplication), pneu de circonférence 2,0 m :

Régime = (100 × 3,73 × 0,70 × 1 000) ÷ (2,0 × 60) = 261 100 ÷ 120 = 2 176 tr/min

Entretien préventif

Intervalle de remplacement de l'huile

Les intervalles de remplacement de l'huile de transmission varient selon le fabricant. En général :

Transmission manuelle : tous les 60 000 à 100 000 km.

Transmission automatique : tous les 60 000 km pour un usage sévère, 100 000 km pour un usage normal.

Différentiel : tous les 80 000 à 120 000 km.

Procédure de vidange sécuritaire

151.Porter des gants résistants aux huiles et des lunettes de sécurité.

152.Placer un bac de récupération sous le bouchon de vidange.

153.Retirer le bouchon de vidange avec précaution (l'huile peut être chaude).

154.Laisser égoutter complètement.

155.Remplacer le joint du bouchon.

156.Remplir avec l'huile spécifiée par le fabricant.

157.Vérifier le niveau selon la procédure (moteur en marche pour les automatiques).

Pièges à éviter

Confondre les classifications API GL-4 et GL-5 : utiliser GL-5 dans une transmission avec synchroniseurs en laiton provoque une corrosion. Vérifier toujours la spécification du fabricant.

Négliger le réglage du jeu de la pédale d'embrayage : un jeu incorrect est une cause fréquente de défaillance prématurée.

Oublier de purger le circuit hydraulique après un remplacement de convertisseur : l'air emprisonné provoque un fonctionnement erratique.

Mesurer le jeu de denture sans précharge correcte : les mesures seront faussées.

Utiliser un outil de diagnostic sans vérifier le niveau d'huile : de nombreux codes d'erreur sont causés par un niveau bas.

Confondre le rapport de boîte et le rapport de pont dans les calculs de régime moteur.

Serrage excessif des boulons de plateau de pression : déformation du plateau et patinage.

Ignorer les vibrations à haute vitesse : elles indiquent souvent un arbre de transmission déséquilibré ou des joints usés.

Ne pas respecter les couples de serrage : toujours consulter les spécifications du fabricant.

Réutiliser les joints et les joints toriques : ils doivent être remplacés systématiquement.

Résumé

La transmission modifie le couple et la vitesse entre le moteur et les roues. Le rapport de transmission = dents menées ÷ dents menantes.

La transmission manuelle utilise des synchroniseurs pour égaliser les vitesses avant l'engagement. Le jeu axial des synchroniseurs ne doit pas dépasser 0,10 mm.

L'embrayage à friction sèche nécessite un réglage précis du jeu de pédale (10 à 25 mm).

La transmission automatique utilise un convertisseur de couple avec un rapport de multiplication maximal d'environ 2,5:1. L'essai de pression et le stall test sont des outils de diagnostic essentiels.

Le train épicycloïdal suit la formule : rapport = 1 + (Z_couronne ÷ Z_planétaire) pour le cas planétaire fixe.

Le différentiel permet la différence de vitesse entre les roues. Le jeu de denture doit être de 0,10 à 0,20 mm.

Les normes canadiennes applicables incluent le Code canadien de l'électricité, Chapitre V (règle 8-200) pour les installations d'atelier et le CSA B149.1 pour les véhicules au gaz.

Les calculs de régime moteur nécessitent de connaître le rapport de pont, le rapport de boîte et la circonférence des pneus.

Les intervalles d'entretien typiques sont de 60 000 à 100 000 km pour les huiles de transmission.

La sécurité exige des lunettes, des gants, une ventilation adéquate et le respect des normes de levage (CSA Z271).

Ce chapitre vous a fourni les connaissances essentielles pour aborder les questions du Sceau rouge sur les systèmes de transmission. Révisez les formules, les tolérances et les procédures de diagnostic. La pratique des calculs et la mémorisation des spécifications types vous donneront un avantage décisif le jour de l'examen.

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