3. Transmission - A. Maîtrise efficace de l'énergie de déplacement

La boîte de vitesses et la transmission aux roues sont indispensable pour convertir l'énergie en vitesse. Les éléments constituant la transmission ont un effet majeur sur les performances.

Un moteur tourne à un régime compris entre plusieurs centaines et plusieurs milliers de tours par minute. De telles valeurs sont trop élevées pour entrainer directement les roues et un mécanisme intermédiaire est nécessaire. C'est là qu'entre en scène la boîte de vitesses. Elle utilise plusieurs rapports pour transmettre aux roues l'énergie et la vitesse adaptées aux diverses situations.

Examinons le fonctionnement de ces rapports. Si un petit pignon entraîne un pignon plus grand, ce dernier tourne plus lentement mais sont couple est plus élevé. Systématiquement, si un grand pignon entraîne un pignon plus petit, ce dernier tourne plus vite mais en offrant moins de couple.
La boite de vitesses exploite ces principes afin d'utiliser le rapport adapté à la situation. C'est au démarrage qu'une voiture a besoin de l'énergie la plus élevée, alors qu'une énergie moins importante est nécessaire pour maintenir une vitesse donnée.

Par conséquent, au démarrage, un grand pignon (tournant lentement mais offrant un couple élevé) est chargé de transmettre assez d'énergie pour amorcer le déplacement de la voiture.
Dans la mesure où un grand pignon génère un couple élevé sur le premier rapport n'ammènera la voiture qu'à quelques dizaines de km/h. D'autres rapports viennent ensuite prendre le relais, utilisant en sortie des pignons de plus en plus petits ofrant un vitesse plus élevée, mais moins de couple. La possibilité d'utiliser ces différents rapports permet au conducteur d'exploiter la meilleure combinaison dans une situation donnée.

Dans la réalité, outres les rapports de la boîte directement reliée au moteur, le ratio de transmission total dépend aussi d'une "transmission secondaire" située entre la boîte et les roues motrices. Le ratio de transmission lié à cette transmission secondaire peut avoir un effet important sur les caractéristique dynamique d'une voiture, en particulier sur circuit, et le choix des paires de pignons constituant les différents rapports de boîte et du ratio de transmission secondaire constituent des éléments importants de l'amélioration des chronos.

Il s'agit d'un boite courante utilisantun convertisseur de couple hydraulique pour changer automatiquement de rapport en fonction de la vitesse et du régime moteur. Ce système emploie des trains épicycloïdaux gérés par la pression hydraulique. Elle offre un passage de rapport fluide, mais le patinage hydraulique et les pertes liées à son mode de fonctionnement augmentent la consommation.

Ce système (CVT pour Continuously Variable Transmission en anglais) ne fait pas appel à plusieurs ensembles de pignon comme une boîte classique. Ici, une courroie ou chaine en métal est reliée à deux poulies ou disques pour faire varier en continu le rapport de transmission. L'absence de transition procure une conduite très fluide et permet au moteur de fonctionnement à son rendement optimal dans presque toutes les situations.

Cette boîte (DCT pour Dual-Clutch Transmission en anglais) est essentiellement une boîte manuelle robotisées par l'usage de deux embrayages. Les rapports impairs et pairs sont répartis sur deux arbres, et l'enclenchement de l'un ou l'autre de ces arbres par l'embrayage correspondant offre des performances de changement de rapport supérieures à celle d'une boîte manuelle. Et alors qu'une boîte automatique plafonne le régime moteur maximal en raison des limites des trains épicycloîdaux, cette boîte peut être associé à un moteur à régime très élevé. Son emploi n'est pas réservé aux sportives : elle ets aussi très efficace sur les voitures économiques.

La transmission assurant l'entrainement final des roues motrices est appelée "transmission secondaire". Elle constitue la dernière étape de la chaine ramenant le régime moteur à une valeur appropriée à l'entrainement des roues et modifie l'axe de rotation de 90° sur les voiture doté d'un moteur en position longitudinal.
La transmission secondaire est indépendante de la boîte de vitesses et la remplacer constitue une manière simple et souvent très efficace de modifier le comportement d'une voiture. Sur les voitures sportives, le rapport de transmission secondaire est souvent élevé afin d'améliorer l'accélération : en revanche, dans un but d'économie de carburant, un rapport faible permet de diminuer le régime de fonctionnement.