Etude de pièce #8 - Boites de vitesse

lundi 24 janvier 2005
par  Didier ENJARY
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Les boites de vitesse

Introduction

La boite de vitesse est un mécanisme modifiant le rapport entre la vitesse de rotation du moteur et celle des roues motrices d’un véhicule. Elle modifie ainsi le couple fournit par le moteur afin de l’adapter aux besoins du véhicule (vitesse, pentes, vent, frottements divers, etc). La boite utilise des trains d’engrenages qui augmentent le couple en diminuant la vitesse (réduction) ou inversement. Elle permet en outre de choisir entre les différents rapports de réduction .

Première génération

En pièces LEGO® les trains d’engrenages sont aisément réalisés à l’aide des axes Technic™ et du large éventail de roues dentées ou pignons. Nous ne nous attarderons pas sur ce sujet.

La première boite de vitesse LEGO® est apparue dans le modèle Auto chassis n°956 en 1977. Il s’agissait d’une boite rudimentaire n’ayant que deux rapports de vitesse (de 1 et 1:3) grâce à l’utilisation du pignon à 8 dents (n°3647) et de la roue dentée à 24 dents (n°3648).

3647 BMP - 2.3 ko

3648 BMP - 10.7 ko

JPEG - 14.5 ko Fig.1 Boite schématisée de la maquette Auto chassis n°956 - Configuration 1ère et marche arrière

Puis est apparue dans le modèle Auto chassis n°8860 de 1980 une boite 3. C’est simplement l’apparition en 1979 de la roue dentée à 16 dents (n°4019) qui a permis cette amélioration.

4019 BMP - 5 ko

JPEG - 21.6 ko Fig.2 Boite schématisée de la maquette Auto chassis n°8860

Comme vous pouvez le constater, la boite est constituée d’un ensemble astucieux de trains d’engrenages composé de trois axes dont l’un, mobile en translation, permet de sélectionner l’un des trois rapports. On obtient les valeurs de réduction suivantes :

- 1ère 1:9 (0.11)
- 2nde 1:3 (0.33)
- 3ème 1:1 (1)

Ces valeurs s’entendent bien entendu du moteur (axe supérieur) vers l’arbre de transmission (axe inférieur). La valeur du 1er rapport est irréaliste. Quand la maquette, non motorisée, est poussée on retrouve des valeurs inverses : le premier rapport devient alors un rapport de surmultiplication de 9 ce qui est trop important et risque de causer des ruptures de pièces. La notice de montage de ce modèle réduit condamne ce rapport au niveau du levier de commande de la boite pour que les enfants ne l’utilisent pas. Toutefois, la notice de montage propose une version motorisée (moteur électrique placé en lieu et place du moteur factice). C’est alors le 3ème rapport, non démultiplié, qui est condamné. En conclusion, à l’usage, cette boite reste une boite 2 comme celle qu’utilisait la maquette précédente.

Le modèle suivant à disposer d’une boite fut la Test car n°8865 de 1988.

C’est toujours le même type de boite qui est utilisé mais les rapports sont différents :

- 1 ère : 1:2 (0.5)
- 2nde : 2:3 (0.67)
- 3ème : 3:2 (1.5)

JPEG - 9.9 ko Fig.3 Boite schématisée de la maquette Test car n°8865

On note des valeurs de rapports plus serrées, plus conformes aux modèles réels. La boite est enfin une vraie boite 3.

Toutefois reste que ces modèles réduits de boites sont limités :

- Il n’y a pas de point mort
- La boite est une boite 3 au mieux.
- Le modèle réduit ne disposant pas d’embrayage, le changement de rapport ne se fait pas sans difficultés.

Seconde génération

Etant donné les limitations de ce système de boite, la société LEGO® créa de nouvelles pièces qui permirent de développer des boites plus performantes. Ils s’appuyèrent sans doute sur les boites de vitesse réelles. En effet, alors que les premières boites étaient des boites à train baladeur (en simplifiant, un axe qui bouge en translation) les boites modernes sont des boites à pignons toujours en prise.

C’est en 1994 dans la Super car n°8880 qu’apparaissent ainsi les premiers éléments « modernes » de boites :

- Le manchon de sélection (6539) BMP - 6.4 ko
- La roue dentée folle (6542) BMP - 5 ko

Contrairement aux roues dentées habituelles, la roue dentée folle n’est pas solidaire de l’axe sur lequel elle se trouve. Elle n’est donc ni entraînée par cet axe, ni entraînante. Le manchon de sélection, lui, vient se placer sur le connecteur d’axes Technic™ n°6538. BMP - 3.8 ko Ainsi il est solidaire en rotation des axes ou il est placée et il peut librement se déplacer en translation suivant cinq positions.

Si, par l’action de la fourchette de sélection n°6549, BMP - 11 ko le manchon et la roue sont mis en contact, le manchon entraîne alors la roue : tout se passe alors comme si on avait placé une roue 16 dents classique solidaire de son axe. On peut grâce à ces pièces concevoir une boite de vitesse complexe dans laquelle le manchon de sélection sert à embrayer tel ou tel autre train d’engrenage. La boite conçue sur la base de ces pièces permettent :

- d’avoir des changements de rapport doux,
- d’avoir un point mort,
- de composer des boites 4 dans un espace sensiblement identique.

Ainsi, dans la Super car n°8880, la boite de vitesse est une boite 4 avec les rapports suivants :

- 1ère : 2:3 (0.67)
- 2nde : 1:1 (1)
- 3ème : 2:1 (2)
- 4ème : 3:1 (3) JPEG - 30.9 ko Fig.4 Boite schématisée de la maquette Super car n°8880

C’est en 1999 qu’apparaît alors une troisième pièce : une extension de manchon de sélection (pièce 32187). BMP - 5.7 ko ainsi qu’un ensemble de deux nouvelles roues dentées de 20 (n°32269) et 12 (n°32270) dents : BMP - 7.8 ko BMP - 3.6 ko Elles apparaissent avec le set Super Street Sensation n°8448, accompagnée de la fourchette de sélection n°6641. BMP - 5.3 ko Cette maquette dispose d’une boite 6 (5 + marche arrière), d’une complexité telle qu’on ne comprend pas son fonctionnement immédiatement au montage. Son placement au cœur du modèle réduit ne facilite pas non plus la compréhension intime du mécanisme. JPEG - 39.5 ko Fig.5 Boite schématisée du set n°8448 en configuration de point mort - Vues du même montage suivant deux directions diamétralement opposées.

Tout réside dans la combinaison de rapports d’engrenages ayant des valeurs diverses grâce à une plus grande variété de roues dentées. Le 4x4 off roader n°8466 de 2001 présente aussi une boite 6. Malheureusement, il ne s’agit pas d’un nouveau modèle de boite : c’est tout simplement une copie de celle qui équipe la n°8448.

Les notices de montage 853 8448 8860 8865 8880

Remerciements

Merci à Julien, Alain, Erik, Pierre et Philippe pour leur aide.


Commentaires  (fermé)

Logo de ghostdarck
dimanche 10 février 2013 à 19h32 - par  ghostdarck

bonjour

j ai un projet a realiser en mecanique est je voudrer de l aide pour le concrertiser.
je chercherer a fabriquer une boite de vitesse pour un vehicul bient spécifique.

merci de votre reponce davence.

samedi 17 janvier 2009 à 18h15

bonjour a tous. articles passionnants, je viens de découvrir le site et je cherche a motoriser mon 4x4 off roader 2 (qui est un 2x4 me semble t il) avec un moteur XL pour entrainer les roues (arrières) et un moteur M pour la direction avant. auriez vous vu un plan ou un article pouvant m’éclairer s’il vous plait ?
merci de votre reponse encore bravo a vous

vendredi 27 juin 2008 à 15h47

IL ne suffirais pas de retourner la boite ? Ilsuffit plus que de mettre un moteur.

Merci de repondre si vous avez essaié !

Logo de Daniel Stoeffler
lundi 18 février 2008 à 15h37 - par  Daniel Stoeffler

Je ne voudrais pas être rabat-joie, mais les boites de vitesse de LEGO à 4 ou 6 rapports des modèles du passé (8880, 8448, 8466) ne sont pas faites pour qu’un moteur entraîne les roues mais plutôt pour l’inverse c’est à dire pour que les roues actionnent les pistons du moteur plus ou moins vite ; le problème vient du poids du véhicule et des couples de torsion à l’intérieur de la boite de vitesse dont les engrenages en plastique en souffrent.
Quant à la nouvelle boite, il y a un film sur le net avec un article qui précise qu’elle n’a que 2 vitesses ce qui réduit les problèmes.

Logo de Routmout
lundi 18 février 2008 à 10h23 - par  Routmout

Peut-être que le set #8297 Off-Roader2 en contiendra une car il semble être doté des fonctions de son "ancêtre" mais avec la motorisation en plus.
Photos ici :
http://www.brickshelf.com/cgi-bin/g...

Logo de Pierrick DAUNY
dimanche 17 février 2008 à 23h19 - par  Pierrick DAUNY

Bonsoir

Aucune des boites citées non de boite de vitesse ou les pièce permettant dans faire une.
Actuellement je ne crois pas non plus qu’il y est dans la gamme technique un modélé avec boite de vitesse, mais peut être que le prochain modèle en auras une.

Logo de Didier ENJARY
dimanche 17 février 2008 à 22h21 - par  Didier ENJARY

Bonjour,

Le plus simple aujourd’hui pour construire une boite de vitesse en LEGO est de commander les pièces séparément. Certaines sont encore très courantes et donc disponibles directement auprès de la société LEGO, d’autres plus anciennes sont plus probablement disponible sur bricklink. (comme la "changeover plate" : http://www.peeron.com/inv/parts/6631)

Tous les fans de Technic attendent impatiemment le retour d’une belle boite de vitesse dans un modèle de super car...ce ne sera apparemment pas pour 2008 :-(

6StudS

Logo de Lemonnier Nicolas
dimanche 17 février 2008 à 17h50 - par  Lemonnier Nicolas

Bonjour,

Je viens de prendre connaissance de votre message du 24/01/05 (3 ans deja) concernant les BV lego. Je cherche à construire une maquette de BV la plus réaliste possible et les lego me semble la meilleur solution. Par contre les sets que vous citer dans votre étude ne sont plus commercialises. Est-ce que, d’après vous, les nouvelle boites lego technic, comme la 8145 (Ferrari 599GTB) ou la 8285 (camion remorque) contiennent toujours ces boites de vitesses ?

Merci de réponse.

Bien cordialement

Nicolas

mercredi 18 octobre 2006 à 15h03

En parlant de boite de vitesse, quelqu’un saurait comment fabriquer un variateur mecanique ?

dimanche 9 juillet 2006 à 19h16

Ici vous trouverez une notice de montage succinte. Elle éclaire le fonctionnement difficile de cette boite.

Les pièces rouge et verte indiquent les arbres d’entrée et de sortie.

Site web : Montage de la boite
Logo de toinou
lundi 26 juin 2006 à 13h36 - par  toinou

Est il possible d’avoir une troisieme illustration de la boite à vitesse à 6 rapports !? merci d’avance !

Logo de e2l
jeudi 29 décembre 2005 à 19h40 - par  e2l

Avec la technologie de la voiture 8865, j’était parvenu à faire une boite 3 + point mort + arrière, mais en allongant un axe, le tout en 4*4 avec un V6, je vous dit pas la bête ! avec les pièces de maintenant c’est presque trop facile !

Bonne continuation

Logo de Manule-en-légos
jeudi 1er décembre 2005 à 11h39 - par  Manule-en-légos

Je m’adresse aux personnes qui recherchent des notices de montage (même les plus réscentes) veuillez mettre dans vos "sites favoris" :

http://www.hccamsterdam.nl/brickfac...

Logo de Didier ENJARY
lundi 21 novembre 2005 à 17h31 - par  Didier ENJARY

Vous trouverez la notice de montage de la 4x4 off roader 8466 sur peeron à cette adresse :

http://www.peeron.com/scans/8466-1/

Logo de Patrice OLIVIER
lundi 21 novembre 2005 à 15h00 - par  Patrice OLIVIER

Bonjour,

J’ai particulièrement apprécié votre article, il me rappelle l’époque où pour motoriser une boite de vitesse de première génération j’ai utilisé un moteur de type 741 (moteur universel apparu pour les trains en 4,5V et 12V). L’axe pouvait glisser directement dans ce type de bloc moteur. Ainsi avec un bloc moteur, deux axes et les 6 roues dentées (2*3647, 2*3648 et 2*4019) une boite de vitesse pouvait être réalisé.

Aujourd’hui je cherche une copie de la notice de montage pour le modèle 4x4 Off Roader (#8466). J’ai pu acheter la boite lors de solde, mais cette dernière était ouverte et sans notice...

Merci d’avance pour votre aide

Logo de vauban53
mercredi 26 janvier 2005 à 18h29 - par  vauban53

superbe article

mais trouver l’erreur :=)

Petite précision :
C’est boite à vitesse et non pas de vitesses.
mais le language populaire dit "de"
Une boide de Vitesse c’est une boite,inventée par Monsieur Vitesse.

vitesse prend une majuscule.

une boite de vitesses c’est une boite pleine de vitesses

un s a vitesses

Le "de" exprime le contenant ou la provenance

La boite à vitesse : la boite à (faire, regler) la vitesse.

(les difficultés de la langue francaise )

Ca parait tirer par les cheuveux mais la langue Française est riche de ce genre de précisions.

Et que ce, soit ce diable de vauban, le nul en orthographe qui releve la chose. assez comique lol

null en orthographe mais pas en semantique lol

ca n’enleve rien à la valeur de l’article

Logo de zip1
mercredi 26 janvier 2005 à 12h39 - par  zip1

Il est vrai que ces boites de vitesses peuvent ètre assez complexe et pui bravo car ces images de synthèse son ttoujours aussi jolies

Logo de Philo
mardi 25 janvier 2005 à 13h12 - par  Philo

Bravo Didier, superbe article remarquablement documenté. C’est toujours un plaisir de lire ta prose ;o)

Philo

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