Transmission à variation continue ou CVT

Autrefois, lorsqu'il était question de transmission sur une voiture, le fabricant nous offrait deux choix: manuelle ou automatique. Et ce n'était pas tellement compliqué à comprendre et à expliquer, la première nous demandait de passer les rapports manuellement au moyen d'une pédale d’embrayage alors que la deuxième effectuait le changement de vitesse d'elle-même. En retour, on nous facturait plus de 1 000$ pour obtenir tout cet attirail automatique.

Évidemment, ceux qui voulaient un comportement sportif optaient pour la transmission manuelle alors que ceux catégorisés de « paresseux » choisissaient celle qui ne demandait aucun effort. Mais aujourd'hui, le choix ne se limite plus à deux seules options, puisqu'il existe maintenant des transmissions à double embrayage, semi-automatique et à variation continue (CVT). De plus en plus populaire, la CVT apparait dorénavant dans le catalogue d’une majorité de constructeur, surtout sur les modèles d’entrée de gamme économiques. Mais comment fonctionne cette transmission CVT?

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Pas d'hier

On entend parler de la transmission à variation continue, ou CVT (terme anglais pour Continuously Variable Transmission) depuis une dizaine d'années seulement, mais cette technologie n'est pas aussi jeune que l'on pourrait le penser. Le premier brevet européen remonte à 1886, alors qu’aux États-Unis, on devra attendre 1935. On retrouve également ce type de transmission sur les cyclomoteurs, sur les motoneiges et sur les petits tracteurs de jardin. Plus récemment, la CVT a fait son apparition sur certains « karts » de course puisqu'elle améliore la performance ainsi que la durée de vie du moteur.

Apparue aux États-Unis à la fin des années 80 sur la Subaru Justy, son utilisation s'est plutôt fait connaître sur les modèles hybrides de Toyota et de Honda au milieu des années 90. Cependant, le premier constructeur à le faire à grande échelle reste Nissan. Dès 2003, Nissan offre ce type de transmission sur son modèle Murano. Aujourd'hui, presque toutes les voitures du fabricant peuvent être livrées avec la CVT, un engagement qu'avait d'ailleurs pris Nissan en 2006 afin de réduire l'émission de CO2 de sa flotte pour 2010. Aujourd'hui, plusieurs constructeurs proposent la CVT sur leurs modèles et on remarque une importante propagation de cette technologie. Outre Audi qui utilise abondamment ce système sous le vocable Multitronic, le constructeur Ford affuble de plus en plus ses petits modèles de cette transmission.

Comment ça marche

Contrairement aux transmissions automatiques et manuelles, la CVT ne possède aucune roue dentelée. Il n’y a donc aucun engrenage qui s’emboîte l’un dans l’autre pour permettre de choisir le bon rapport. En fait, il n’y a que trois éléments principaux qui définissent le cœur même de cette CVT. Deux poulies variables sont reliées entre elles par une courroie. La courroie peut être faite de caoutchouc (tracteurs, cyclomoteurs, VTT et motoneiges) ou de métal (automobile), la deuxième étant plus fiable et efficace. Or, chacune des poulies se compose de deux côtés mobiles en forme de cône dont l’un est variable, c’est-à-dire qu’il s’approche ou s’éloigne de l’autre côté afin de faire monter ou descendre la courroie. Évidemment, la courroie adopte une forme en V afin de bien épouser la forme de la poulie et ainsi permettre le maximum d’adhérence. La poulie qui est relié au moteur entraîne la deuxième poulie qui, elle, est reliée aux roues motrices. Le transfert de puissance s'effectue donc par la courroie qui relie les deux poulies. C’est ce principe qui porte le nom de variateur de vitesses, un principe qui permet de faire varier continuellement le rapport de démultiplication d'un moteur.

Le variateur de vitesses est donc composé de deux poulies dont les gorges sont à écartement variable. En fonction de l'écartement des parois des poulies, la courroie pénètre plus ou moins près du centre, et change ainsi le rapport. Généralement, le rapport est choisi par un dispositif centrifuge, en fonction de la vitesse de rotation du moteur. Plus le moteur tourne vite, plus la démultiplication augmente. Il s’agit évidemment d’une vulgarisation du principe puisque la CVT se compose de plusieurs autres éléments mécaniques et électroniques.

Comme un 10 vitesses!

Très sommairement, le fonctionnement s’apparente drôlement aux bicyclettes à vitesses. Deux éléments rotatifs reliés par une chaîne. Le premier au pédalier (le moteur si l’on veut) et un second au niveau de la roue arrière. Pour obtenir des petites vitesses, on sélectionne le diamètre le plus petit au pédalier alors qu’à l’arrière, il faudra se positionner sur le plus grand diamètre. À l’opposé, lorsque la vitesse de la bicyclette augmente, on voudra passer à un ratio plus élevé. Il faudra alors sélectionner un grand diamètre au pédalier et un plus petit à la roue arrière. Dans le cas de la bicyclette, on utilise des roues dentelées et c’est pourquoi on peut clairement établir le nombre de vitesses offert. Par exemple, pour un système à trois roues dentelées au pédalier et 7 à l’arrière, on parlera d'un vélo à 21 vitesses.

Dans le cas de la CVT, les deux parois en forme de cône de chacune des poulies permettent à la courroie de se positionner pratiquement n’importe où sur la plage offerte du cône, et ce, autant pour la poulie qui transmet la puissance que pour celle qui la redirige aux roues motrices. C’est pourquoi on parle de « variation continue » et d’un nombre de rapports « à l’infini ». Théoriquement ce n’est pas l’infini mais il est évidemment presqu’impossible de compter le nombre de rapport. Et pour être encore plus puriste, il ne faudrait pas parler de rapport puisque c’est exactement ce que la CVT vient éliminer. Mais comme il est souvent question de transmissions à « X » rapports dans le monde de l’automobile, cette spécification n’est pas prête de disparaître. Certains diront également à tort que ce type de transmission ne comporte qu’une seule vitesse. Néanmoins, on peut assurément dire que ce type de transmission permet de changer le ratio de rotation entre le moteur et les roues motrices et que ce ratio n’est pas modifié par un nombre fixe de roues dentelées mais par deux poulies et une courroie. Il serait donc plus juste de parler de ratio que de rapports.

Pour et contre

Les avantages de la CVT sont essentiellement liés à l’économie d’essence et à l’émission réduite de CO2. Avec moins de pièces en mouvement et en se réglant de lui-même sur le ratio le plus efficace, le moteur opère continuellement dans la plage de révolution optimale. On évite donc les montées et descentes rapides en RPM, ce qui permet un fonctionnement plus efficace et économe. La CVT élimine également les changements de rapports perceptibles de la transmission automatique. L’accélération est constante, à condition d’y aller doucement sur la pédale. En général, le fonctionnement plus doux du moteur permet aussi de profiter d’un habitacle plus calme et insonorisé, ce qui surprend souvent les passagers qui prennent place à bord du véhicule.

Les désavantages de la CVT se comptent sur les doigts d’une seule main. Celui qui revient le plus souvent est le manque de sportivité éprouvé sur les modèles équipés d’une telle transmission. Plusieurs ont effectivement l’impression de conduire un véhicule dépourvu de puissance et de sonorité. Bien que l’on perde effectivement les montées extrêmes en révolution ainsi que la sonorité s'y rapportant, les temps d’accélération observés sur les véhicules dotés de cette transmission ne sont pas bien différents. Dans certains cas, on observe même une amélioration de quelques dixièmes de secondes.

L’autre problème majeur relié à la CVT est son utilisation restreinte aux motorisations à faible cylindrée. De par le principe des poulies et de la courroie, il est difficile pour l’instant de canaliser une importante puissance sans y avoir de glissement. C’est pourquoi habituellement on utilise la CVT que sur des véhicules où le couple moteur n’est pas trop élevé. On observe également une légère perte de frein moteur comparativement à ce qui se mesure sur une transmission automatique. Mais, tout porte à croire que les recherches menées actuellement permettront d’offrir bientôt ce type de transmission sur tous les véhicules automobiles de la planète.

Deux autres versions de la CVT

Un autre type de CVT est actuellement utilisé chez certains constructeurs dont fait partie Nissan. Il s’agit de la CVT toroïdale. Dans ce cas, deux disques remplacent les poulies alors que la courroie fait place à deux roues mobiles placées de chaque côté. Le fonctionnement est similaire à celui de la CVT à courroie alors que les roues mobiles se déplacent pour faire varier continuellement le ratio. Une autre technologie, qui équipe bons nombre de tracteurs, est la CVT hydrostatique. Elle permet également de faire varier continuellement le ratio. À l’entrée, une pompe hydrostatique, entraînée par le moteur principal, permet de faire circuler un fluide qui est par la suite récupéré à la sortie par un moteur hydrostatique qui transforme le mouvement du liquide en mouvement rotationnel aux roues. C’est donc la vitesse du mouvement du liquide qui permet de faire varier continuellement le ratio.

La CVT viendra assurément détrôner la transmission automatique comme on la connaît aujourd’hui. La technologie s’améliore constamment et les problèmes de commercialisation à grande échelle ne seront que chose du passé dans quelques années. À ce moment, la bonne vieille transmission manuelle ne sera probablement offerte qu’en option sur certains véhicules. Nous ne sommes donc pas très loin de magasiner des Mustang V8 CVT ou des Audi R8 Multitronic.