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Transmission infinie




François ROULET


Historique

Nous vous présentons une transmission mécanique basée sur un variateur toroïdal, dont l’invention américaine par un certain Charles Hunt remonte à 1877, et qui a ensuite été commercialisée par le constructeur Austin sur son modèle Seven dans les années 1930. Sa seule application actuelle connue est le variateur d’entraînement du générateur électrique des célèbres avions à réaction à décollage vertical Harrier.
Beaucoup plus récemment, en 1988, la compagnie anglaise Torotrak a été fondée dans le but de redévelopper cette transmission avec les moyens technologiques actuels.
Depuis lors, nombre de brevets ont été déposés ainsi que partenariats instaurés par cette firme. Mais surtout, un projet de thèse sera soutenu cette année à l’EPFL, mené en collaboration avec un important fabricant de roulements à billes nippon, Koyo-Seiko, devenu par fusion depuis cette année JTEKT, fournisseur des composants mécaniques essentiels à cette transmission, à savoir les disques et les galets.
Cette transmission ne comportant intrinsèquement aucun rapport de transmission fixe, un contrôleur électronique est indispensable pour en assurer le fonctionnement. C’est précisément l’objet de cette thèse.

Introduction

Les impératifs d’économie de carburant, de performances et de confort de conduite ont entraîné les constructeurs automobiles dans une course aux transmissions mécaniques généralisant les 6 rapports discrets, pour atteindre même 8 rapports sur la nouvelle berline japonaise de prestige. Rappelons que les premières transmissions automatiques des automobiles américaines ne comportaient que 2 rapports discrets, les européennes en ayant 3.
De telles gammes de rapports sont obtenues par des trains d’engrenage épicycloïdaux, typiquement sur la base du montage Lepelletier.
La complexité de conception de ces systèmes est telle, qu’il existe même une toolbox MATLAB, SimDriveLine, pour modéliser ces transmissions.
Les transmissions à rapports discrets exigent un étagement propre à chaque véhicule, et ce, pour chaque motorisation. Les coûts de production deviennent alors excessifs. C’est justement là que le système Torotrak entre en lice, grâce à son indépendance aux rapports de transmission, et ses larges enveloppes de puissance.
La première transmission à variation continue (CVT = Continuously Variable Transmission) est apparue en 1958, avec l’automobile néerlandaise DAF, dont le modèle 600 (19 ch seulement) était doté de la fameuse transmission Variomatic à variation continue par poulies coniques à diamètre effectif variable et courroies en caoutchouc (brevet Van Doorne). Ce système, bien qu’ayant largement fait ses preuves, était limité à des couples n’excédant pas 100 Nm. Ce concept a malgré tout équipé une Brabham formule 3 en 1966 !
Depuis, l’auteur de ce brevet a proposé une version à courroie métallique de poussée (V-push belt). L’évolution actuelle, moins diffusée, mais plus connue, est probablement la transmission à chaîne métallique Multitronic (développement Audi/LuK), apparue en 2001.
La transmission Torotrak introduit une dimension supplémentaire exclusive, en étendant la plage de variation sans aucune discontinuité jusqu’à la marche arrière. Sa plage de variation passe alors par la vitesse nulle, indépendamment du régime moteur : à cet instant, le rapport de démultiplication apparent est infini.
Cette caractéristique lui décerne le prestigieux qualificatif de transmission à variation infinie (IVT = Infinitely Variable Transmission).

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fig. 1
diagramme Regimes/vitesses

Sur ce diagramme, exprimant le régime du moteur en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule, nous observons que les transmissions continues se distinguent par des surfaces, signifiant qu’à un régime moteur donné, correspondent différentes vitesses du véhicule, et réciproquement. En revanche, les transmissions à rapports discrets conventionnelles sont caractérisées par des droites, c’est-à-dire qu’avec l’un de leurs rapports engagés, à chaque régime correspond une et une seule vitesse (ici les 6 rapports & marche arrière). On en déduit aisément l’avantage des transmissions continues, seules capables de maintenir le moteur à un régime optimal, par exemple le régime de puissance maximale durant une phase d’accélération.
Seconde particularité exclusive de ce variateur, on ne lui impose pas une consigne de rapport de transmission, mais uniquement de couple à transmettre.
Ce sont les propriétés mécaniques intrinsèques de ce variateur qui se chargeront d’opter pour le rapport de transmission adéquat, satisfaisant la requête de couple. Il est d’ailleurs probable que cette propriété soit à l’origine même du nom Torotrak : TORque-TRAcKing, ou suiveur de couple.
Les caractéristiques de cette transmission étant entièrement contrôlées électroniquement, il est alors possible d’adapter la même boîte de transmission sur de larges gammes de véhicules, et réaliser ainsi une substantielle économie d’échelle. L’enveloppe de puissance est principalement déterminée par le diamètre des galets, ceux-ci pour les automobiles les plus puissantes (cylindrée supérieure à 5 litres) atteignant 12 cm, (soit le diamètre d’un CD-ROM), et descendre à 8 cm pour les véhicules plus courants (cylindrée jusqu’à 2 litres).
Conjointement à l’augmentation de puissance des moteurs modernes, les transmissions doivent supporter l’escalade des couples des moteurs, dont l’accroissement a été encore plus spectaculaire que celui de la puissance. Relevons que si l’année dernière a été marquée par l’avènement de l’extravagante automobile de série la plus puissante au monde avec son couple culminant à 1250 Nm, le moteur de la plus prestigieuse berline germanique affiche le respectable couple de 1000 Nm.
Torotrak est le seul variateur continu actuellement capable de transmettre de pareils couples. En comparaison, la transmission continue à chaîne métallique Multitronic plafonne actuellement à 310 Nm.
L’autre intérêt de cette transmission réside dans le potentiel d’économie de carburant. Sa réactivité, c’est-à-dire sa rapidité d’adaptation à un changement de situation, donc de rapport de transmission, est telle qu’elle permet de maintenir en permanence l’usage du moteur thermique à son meilleur régime de rendement énergétique.
En comparaison avec une transmission automatique conventionnelle à 6 rapports discrets (6AT), l’économie atteint 10%, et avec une transmission à 4 rapports (4AT) on atteint même 20%. Le rendement intrinsèque du variateur atteint 96%, ce qui est supérieur à celui d’un convertisseur de couple.

Fonctionnement du variateur toroïdal

Trois galets sont emprisonnés dans une cavité toroïdale constituée par les gorges de 2 disques, telles les billes dans les gorges d’un roulement à billes. Ils disposent de 3 degrés de liberté : rotation autour de leur axe, inclinaison, et débattement longitudinal.
Géométriquement, le centre des galets se situe obligatoirement en permanence sur le centre de la cavité toroïdale. Les axes des galets sont maintenus dans un débattement limité par rapport au carter de la transmission au moyen de pistons hydrauliques de contrôle, contraignant les disques à être contrarotatifs. L’un des disques amène la puissance du moteur, et l’autre la récupère à un régime différent pour l’appliquer aux roues. Ce rapport de transmission étant déterminé par les circonférences de roulement respectives des points de contact opposés des galets.
La géométrie de guidage des galets, de par son angle de chasse [1] (ou castor en anglais et caster en américain), assure l’autoguidage de ceux-ci.

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fig. 2
géométrie du variateur

Partant du point de contact de repos (a), tout déséquilibre entre la force antagoniste de consigne appliquée au galet et les sollicitations en entrée et en sortie de la transmission entraînera un déplacement longitudinal du galet et par conséquent de son point de contact en (b). À cet instant, des forces perpendiculaires parasites et opposées aux points de contact feront pivoter le galet, déplaçant ses points de contact sur de nouvelles circonférences (c). Étant donné l’angle de chasse imposé au guidage du galet, celui-ci durant son pivotement changera aussi de direction, s’alignant sur de nouvelles circonférences de roulement, éliminant ainsi les forces perpendiculaires. Un nouveau point d’équilibre est trouvé, avec un nouveau rapport de transmission en découlant. Cet autoguidage s’effectue à une rapidité fulgurante, puisqu’il suffit d’un demi-tour (révolution) des galets pour passer d’un rapport de transmission de 1:1 à 1:2, et un demi-tour de disque pour balayer toute la plage de rapports du variateur.

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fig. 3
autoguidage des galets

Il accomplira cette recherche d’un nouveau point d’équilibre en décrivant une spirale dans le plan débattement/inclinaison.

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fig. 4
Trajectoire du point de contact

La géométrie du variateur limite le nombre de galets à 3 par cavité, soit 6 points de contact seulement. Afin d’augmenter le couple transmissible, les cavités toroïdales sont dédoublées, et montées dos à dos, portant ainsi le nombre total de points de contact à 12.

Lubrification élasto-hydrodynamique

Les galets ne sont jamais en contact métal à métal avec les disques, mais isolés par un très mince film d’huile inférieur à un micron (diamètre d’un cheveu 100 microns), sous une pression extrême (jusqu’à 3.5 GPa, soit 350 kg/mm2  !).
Cette huile qualifiée d’huile de traction a la propriété remarquable suivante : soumise à une forte pression, sa viscosité croît brusquement, permettant ainsi d’assurer le transfert du couple par les forces de cisaillement dans le lubrifiant.
Avec de pareilles pressions, les composants doivent bénéficier de traitements de surface adéquats, qui relèvent typiquement de la compétence de fabricants de roulements.


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fig. 5
coefficient de traction

Sur cette illustration, on distingue le domaine de fonctionnement situé dans la plage où la pente delta est élevée, c’est-à-dire qu’à une augmentation de glissement entre les surfaces de contact correspond une importante augmentation du coefficient de traction.

Circuit en dérivation de puissance

Le variateur que nous venons de décrire offre une plage de variation continue, par opposition aux transmissions à rapports discrets, mais cela n’en fait pas pour autant une transmission à variation infinie (IVT = Infinitely Variable Transmission), c’est-à-dire pouvant générer en sortie un régime de rotation nul quel que soit celui d’entrée, soit l’équivalent d’une division du régime d’entrée par un rapport infini.
L’astuce consiste alors à monter le variateur dans un circuit en dérivation de puissance, le flux de puissance d’entrée étant distribué sur 2 branches par un train d’engrenage proportionnel, une des branches du circuit comportant le variateur, les 2 branches étant ensuite différentiées à la sortie par un engrenage différentiel. D’un point de vue arithmétique, cela revient à appliquer une soustraction de régimes de rotation, entraînant l’annulation de ceux-ci pour un rapport précis du variateur, déterminé par les rapports des engrenages, offrant par conséquent l’équivalent d’une division infinie.

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fig. 6
mode dérivé
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fig. 7
mode direct

Première singularité

À cet instant, qualifié de neutre engrené, l’arbre de sortie reste immobile alors que celui d’entrée est en rotation, tout comme le variateur. Corollaire de cette configuration : de la puissance recircule dans le circuit formé par les 2 branches, entre les arbres d’entrée et de sortie. Au neutre engrené, cette puissance recirculée est proportionnelle au produit du régime de l’arbre d’entrée par le couple de l’arbre de sortie. Son sens de circulation dépend du signe du couple de sortie, à savoir si l’on est en traction ou en poussée. Naturellement, cette puissance réactive occasionne des pertes dans les engrenages et principalement le variateur. C’est pourquoi, dès que les conditions de marche du véhicule le permettent, la transmission est commutée en flux direct (high regime), l’engrenage différentiel de sortie étant découplé, la puissance transitant uniquement par le variateur.

Propriétés des engrenages

Isomorphisme entre engrenages proportionnel & différentiel

Les trains d’engrenages planétaires (PGT = Planetary Gear Train), ou épicycloïdaux, ou encore engrenages différentiels, comme leur nom l’indique, réalisent une différentiation de régimes lorsqu’ils sont montés avec 3 arbres non bloqués. En revanche, ils répartissent les couples sur leurs 3 arbres proportionnellement à leur rapport de dentures.
L’isomorphisme avec les engrenages proportionnels indique que ces derniers répartissent les régimes de leurs arbres proportionnellement à leurs rapports de dentures, et de fait aucun arbre ne peut être bloqué. En revanche, ils réalisent une addition des couples de chaque arbre.

engrenage proportionnel
proportion des régimes & soustraction/sommation des couples.
engrenage différentiel
soustraction/sommation des régimes & proportion des couples.

exemple d’engrenage différentiel

Qui n’a pas déploré un jour le patinage d’une roue motrice et l’immobilisation de son véhicule en découlant ?
Le différentiel équipant tous nos véhicules à 4 roues, est chargé de répartir uniformément le couple moteur entre les roues motrices gauche et droite, tout en leur laissant la liberté de tourner à différents régimes.
Par conséquent, lorsqu’une roue patine, son couple devient nul, et par répercussion aussi celui appliqué à la roue encore adhérente, tout comme celui provenant de la transmission. Résultat, le moteur tourne à vide et plus aucun couple ne peut être transmis du moteur aux roues.


Seconde singularité

Le régime synchrone est atteint lorsque les 3 arbres de l’engrenage épicycloïdal tournent tous au même régime, autorisant une commutation du mode dérivé (low regime) au mode direct (high regime) et vice-versa, sans aucune friction.
Grâce à cette faculté de neutre engrené, il n’est plus nécessaire de recourir à aucun dispositif de démarrage de type convertisseur hydrodynamique de couple, ni même embrayage à friction, puisque la transmission couvre la plage de rapports de zéro jusqu’au rapport le plus long (overdrive).
Une simple paire d’embrayages sans friction suffit, tels que ceux utilisés pour commuter les trains d’engrenages des transmissions automatiques discrètes.
Par conséquent, cela représente une économie d’encombrement, et surtout de perte de puissance hydraulique dans le circuit pompe-turbine du convertisseur de couple.
L’autre intérêt substantiel de ce montage, est d’obtenir l’équivalent de vitesses rampantes les plus faibles. Lors des essais sur piste chez Torotrak à Leyland, cette transmission a prouvé qu’un véhicule de trois tonnes peut indéfiniment ramper à 1 km/h seulement dans une pente de 25% de déclivité, et ce, aussi bien en montée qu’en descente. Ceci sans les moindres fatigue ou échauffement, du moteur ou de la transmission. La propriété de division apparente infinie étant bidirectionnelle, elle s’applique aussi bien en poussée qu’en traction. Conséquence : le frein moteur ainsi obtenu est inégalable.
Pour mieux visualiser de telles pentes, il suffit de se rendre dans la région de Grandvaux : la montée à la Tour de Gourze affiche justement une déclivité de 25%, et la descente du Signal de Grandvaux affiche même 30% !
Cette transmission infinie dispense de recourir aux boîtes de réduction, systématiquement montées sur les véritables véhicules tout-terrain afin de dédoubler la gamme de rapports discrets de leur transmission principale, car à elle seule, elle parvient aisément à générer un couple à la roue de 24 kN requis pour propulser un véhicule de 3 tonnes dans une pente de 100% (45 degrés), sans solliciter anormalement le moteur.

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fig. 8
diagramme exprimant le rapport global de la transmission en fonction du rapport du variateur interne

Dans l’exemple d’un départ arrêté, partant du mode bas régime au neutre engrené (dans cette configuration à un rapport du variateur interne de 1.6), le variateur balayera alors dégressivement sa plage jusqu’au régime synchrone (S), en butée inférieure. À cet instant, les 2 embrayages seront simultanément commutés, la pression antagoniste de contrôle des galets inversée, et le variateur balayera alors progressivement sa plage en sens inverse, jusqu’au rapport de multiplication global maximum (overdrive). Étonnamment, d’après nos collègues qui ont eu le privilège d’essayer un prototype, le changement de mode de fonctionnement dérivé/direct au point synchrone demeure imperceptible.
L’engrenage proportionnel d’entrée du circuit répartit proportionnellement les régimes de rotation dans les 2 branches, alors que l’engrenage différentiel de sortie soustrait les régimes de rotation des 2 branches.
Quant au couple, le raisonnement s’inverse, le couple antagoniste de sortie, celui de la roue, est réparti proportionnellement dans les 2 branches du circuit, puis ces 2 couples seront différentiés par l’engrenage d’entrée, pour s’annuler au point neutre engrené.
Aucune magie n’est intervenue, les régimes se sont annulés en sortie, et les couples se sont annulés en entrée : en faisant abstraction des pertes et frottements, notamment issus de la recirculation de puissance, aucune puissance n’a transité par la transmission, et le véhicule peut être immobilisé indéfiniment sous forte traction à la roue, et ce, sans effort moteur. Nous avons bien obtenu l’équivalence d’un rapport de démultiplication infini.

Diagramme des régimes de l’engrenage épicycloïdal

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fig. 9
Diagramme des régimes

Les régimes de ses 3 arbres, pignon solaire (S = sun), porte-satellites (C = Carrier) et couronne (R = Ring) sont obligatoirement toujours alignés sur une droite.
Les ordonnées sont espacées du nombre de dents, respectivement de la couronne et du pignon solaire. Nous distinguons les 2 singularités suivantes :

  • le neutre engrené lorsque la droite passe par zéro sur l’ordonnée du régime de la couronne ;
  • le régime synchrone lorsque la droite est horizontale, c’est-à-dire que tous les 3 arbres tournent au même régime.

Si le régime de sortie du variateur appliqué au pignon solaire est suffisamment élevé par rapport à celui du porte-satellite, alors le régime de rotation de la couronne de sortie devient négatif, générant ainsi une marche arrière.

Synthèse du régulateur

Par nature, cette transmission étant mécaniquement inerte, puisqu’elle ne comporte aucun rapport de transmission fixe, excepté les butées aux 2 extrémités de la plage du variateur, c’est son régulateur qui lui donnera en quelque sorte vie. Sans aborder ici sa partie dynamique, qui précisément fait l’objet de la thèse qui sera soutenue cette année à l’EPFL, nous nous contenterons ici d’en décrire les bases. Toutefois, nous espérons qu’un article complémentaire permette d’aborder ce passionnant volet, après la soutenance de thèse.
L’objectif de toute transmission pour véhicule automobile est d’optimiser le régime de fonctionnement du moteur quel que soit les conditions routières, c’est-à-dire de développer de forts couples à basse vitesse pour les démarrages et les montées, et d’atteindre des vitesses élevées à un relativement bas régime moteur.
La synthèse de ce régulateur s’appuiera principalement sur la cartographie de consommation spécifique du moteur, en optimisant à tout instant le régime du moteur pour chaque demande de puissance de la part du conducteur. La programmation de la cartographie du régulateur visera à suivre la ligne de consommation spécifique.
L’adaptation d’une transmission Torotrak à un véhicule reviendra principalement à dresser la cartographie de consommation spécifique de son moteur sur un banc d’essai, puis d’intégrer la masse de ce véhicule, pour programmer la cartographie de commande du moteur et de la transmission.
Relevons que cette transmission exige un couplage permanent de sa commande de couple à celle du moteur, ce qui est déjà partiellement le cas pour les transmissions automatiques discrètes.

Cartographie de consommation spécifique

Le rendement thermodynamique d’un moteur thermique culmine au voisinage du couple maximum, donc lorsque la pression moyenne dans les chambres de combustion est maximale. C’est-à-dire lorsque la surface du cycle thermodynamique est elle-même maximale, et que le travail fourni par chaque cycle est maximal.
Autrement dit, la consommation spécifique de carburant pour un travail mécanique fourni par le moteur [g/kWh] est minimale au régime susmentionné.
Lorsque l’on s’éloigne de ce régime optimal, le rendement du moteur décroît. Ceci affecte particulièrement les moteurs à cycle Otto (benzine), dont le rendement chute aux charges partielles, alors que les moteurs à cycle Diesel (gasoil), travaillant toujours à pleine admission et excédent d’air, conservent un meilleur rendement.

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fig. 10
cartographie de consommation

De surcroît, le rendement thermodynamique de ces derniers est intrinsèquement supérieur en raison de leur taux de compression supérieur. Ceci explique d’ailleurs l’engouement rencontré ces dernières années pour ces moteurs Diesel, depuis l’avènement des injections directes et la généralisation de leur suralimentation.
Sur ce diagramme, sont représentés en ordonnée le couple moteur, et en abscisse le régime de rotation. La puissance étant égale au produit du régime par le couple, nous distinguons les hyperboles d’équi-puissance (en blanc), et les surfaces d’iso-consommation. Nous constatons que la consommation spécifique la plus faible est atteinte au couple maximal et à un régime moyen (îlot foncé au sommet de la courbe de couple). L’optimisation du fonctionnement économique d’un moteur thermique implique de le maintenir pour chaque régime en charge maximale, quelle que soit la puissance demandée par le conducteur.
La charge idéale est déterminée par la ligne de consommation spécifique (SFC = Specific Fuel Consumption), cette ligne idéale passant par le milieu de chaque segment d’hyperbole d’équi-puissance traversant une frontière d’iso-consommation.
Le régulateur électronique de la transmission s’efforcera de maintenir le couple et le régime moteur au voisinage de cette ligne, quelle que soit la demande de puissance. Naturellement, seule une transmission continue permet de s’approcher de cet objectif, et le Torotrak, par sa réactivité exemplaire, permet de suivre cette ligne quasiment en permanence. Cette cartographie est obtenue sur un banc d’essai moteur, et c’est elle qui permettra d’élaborer la cartographie du régulateur de la transmission optimisée pour le véhicule cible.

Avantages

Ayant transposé toutes les propriétés de cette transmission dans l’électronique de contrôle, il est possible de simuler n’importe quel comportement, tel que celui d’une transmission automatique à rapports discrets et convertisseur hydrodynamique de couple.
Les prototypes actuels simulent justement une transmission automatique classique, et sa propension à avancer même sans sollicitation de l’accélérateur. Le sélecteur de marche est identique aux automatiques classiques, avec ses positions P-R-N-D-L. Dès l’instant où le mode D (Drive) est engagé, une légère pression hydraulique antagoniste de commande est appliquée sur les galets, simulant le couplage résiduel du convertisseur hydrodynamique de couple. Pour la marche arrière R (Reverse), la pression hydraulique est simplement inversée.
Comparé aux transmissions continues concurrentes, Torotrak est le seul

  • à supporter les fantastiques couples des moteurs modernes de 5 litres de cylindrée et plus
  • à disposer d’une plage d’ouverture atteignant 6.25 (2.5:1 - 1:2.5)
  • à disposer du neutre engrené, éliminant le recours à un dispositif de démarrage
  • ayant une réactivité instantanée à tout changement de condition ou de consigne
  • à accorder le plein contrôle par l’électronique de commande.

Il lui restait à affronter un obstacle de taille, dans tous les sens du terme, mais heureusement, la dernière construction ERC (Epicycloidal Roller Control) surmonte totalement ce handicap. Le diamètre des disques, qui détermine à son tour le diamètre principal du carter de la boîte de transmission, étant environ le double du diamètre des galets, il atteint environ 16 cm pour les moteurs jusqu’à 2 litres de cylindrée. Il ne reste plus qu’à attendre et observer la réaction des constructeurs automobiles, qui se préparent justement à d’affronter une crise majeure de leur histoire.

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fig. 11
transmission vue en coupe

Sur la coupe représentée par la figure 11, nous distinguons successivement de gauche à droite :

  • l’absence de dispositif de démarrage (convertisseur ou embrayage)
  • les 2 cavités toroïdales, la première surmontant l’unique piston hydraulique de commande
  • le train planétaire inverseur et différentiateur, puis son embrayage (high regime)
  • le train planétaire inverseur et réducteur, puis son embrayage (low regime).

La longueur hors tout de 660 mm et le diamètre de 185 mm du carter sont parfaitement compatibles avec une installation dans le gabarit d’un tunnel de transmission.

Définition de l’ouverture de la plage de variation

Rapport du plus grand rapport du variateur par le plus petit. Exemple Torotrak : 2.5:1 / 1:2.5 = 6.25
À partir d’une ouverture de 6, le recours à un convertisseur de couple n’est plus indispensable, ce dernier pouvant être remplacé par un embrayage à friction. Exemple : transmission Multitronic.

transmissions concurrentes

Système Technologie Année Couple Ouverture Firme
Variomatic Courroie caoutchouc 1958 100 Nm 3.72 DAF / Van Doorne
V-Belt Courroie métallique 1987 200-250 Nm Van Doorne
Extroid Semi-toroïdal 1999 388 Nm 4.36 Nissan / Jatco / NSK
Multitronic Chaîne métallique 2001 300-350 Nm 6.05-6.26 Audi / LuK
Push-Belt Courroie métallique 2003 350 Nm Bosch / Van Doorne

Remarque :

Il n’existe pas véritablement de IVT concurrente. L’Extroid, une proche cousine, pilotée par rapport et non par couple, n’est pas à ce jour une IVT.

Conclusion

L’abandon de la licence de développement Torotrak en l’an 2000 par le futur numéro un mondial de l’automobile, avait tout lieu d’inquiéter, mais le formidable pari réussi pris par ce dernier avec la transmission hybride électro-mécanique permet de mieux comprendre cette décision.
Si les encombrants prototypes initiaux de la transmission Torotrak n’ont pu être installés que sur les plus volumineux véhicules tout-terrain américains, les dernières configurations ont non seulement atteint des volumes usuels en automobile, mais même gagné en compacité par rapport aux transmissions conventionnelles auxquels ils se comparent.
Ceci parce que le diamètre des galets qui détermine le volume total du variateur a été fortement réduit, parce que le convertisseur de couple est supprimé, et parce que la plus récente configuration à contrôle épicycloïdal des galets (ERC = Epicycloidal Roller Control) offre une substantielle réduction volumique, notamment par la suppression de l’engrenage de regroupement imposé par le premier montage coaxial. Mais surtout parce que les 6 pistons hydrauliques commandant individuellement les 6 galets, ont été ainsi remplacés par un seul piston, la distribution des poussées sur les autres galets s’effectuant par des couronnes dentées. Dorénavant, la voie est ouverte à la commercialisation du Torotrak, conformément à la planification, qui en prévoyait les débuts dès 2007.
Tout récemment, des prototypes mono-cavité, soit 3 galets et 2 disques seulement, ont été expérimentés sur des véhicules citadins compacts, dont l’enveloppe de puissance n’excède pas 50 kW. La longueur de cette transmission prototype n’excède alors pas 300 mm, autorisant son montage sur des tractions avant.
Cette année, a déjà débuté la production de 100’000 transmissions, destinées à des tracteurs de jardin.
Malheureusement cette technologie n’a pas encore été présentée dans un salon européen ; seul celui de Tokyo a bénéficié jusqu’alors de ce privilège.
Aux automobilistes dont le véhicule ne serait malheureusement pas encore doté d’une transmission moderne, infinie ou hybride, mais désireux d’optimiser leur propre consommation et de minimiser les émissions sonores, nous recommandons la lecture de la brochure : Accélérez intelligemment www.eco-drive.ch/pdf/gasfuss_f.pdf.

sources

  • Remerciements à Robert Fuchs pour la mise à disposition des figures 2, 3, 4, 5 et 8.
  • Site du constructeur : http://www.torotrak.com

[1] Angle de chasse : l’axe de pivotement du galet n’étant pas perpendiculaire à ses surfaces de roulement, cet axe ne traverse pas les points de contact, il est fixé à 20 degrés ; toute inclinaison entraîne un changement de direction du galet.



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