Lorsque la première automobile a été construite, le minuscule moteur était directement relié à l’arbre de transmission. Il fonctionnait, mais la Benz Patent Motorwagen offrait une conduite lente et saccadée. Le véhicule basculait vers l’avant dès que la courroie d’entraînement simple était engagée, et la vitesse était légèrement variable, en fonction du régime moteur, mais aller encore plus vite endommageait le moteur. Néanmoins, comme le moteur était si petit, il s’agissait d’un compromis acceptable.

Finalement, avec le développement de moteurs plus puissants, plusieurs rapports de vitesse ont été nécessaires, réduisant le décollage saccadé et permettant des vitesses plus élevées et même une marche arrière. En outre, comme le moteur à combustion interne est le plus efficace et le plus puissant à différentes vitesses, plusieurs rapports de vitesse sont nécessaires pour extraire la puissance la plus utilisable ou la meilleure économie de carburant, selon la demande du conducteur.

La Benz Patent Motorwagen était équipée d’une boîte de vitesses manuelle à un rapport sans marche arrière, mais la plupart des véhicules à transmission manuelle d’aujourd’hui sont équipés d’au moins quatre ou cinq rapports de marche avant, et certains véhicules sont disponibles avec des boîtes de vitesses manuelles à six et sept rapports.

Qu’est-ce qu’une transmission manuelle ?

Fondamentalement, une boîte de vitesses manuelle est une boîte de vitesses qui permet au conducteur de choisir entre différents rapports pour conduire la voiture. Les rapports inférieurs offrent plus de couple, mais moins de vitesse, tandis que les rapports supérieurs offrent moins de couple, mais plus de vitesse. Les différents rapports de vitesse sont souvent appelés “vitesses”. Ainsi, une boîte de vitesses manuelle à “six vitesses” comporte six rapports de marche avant.

Dans sa forme la plus simple, la boîte de vitesses manuelle se compose de trois arbres avec des engrenages de tailles différentes en prise constante les uns avec les autres. L’arbre d’entrée est relié au moteur, par l’intermédiaire de l’embrayage. L’arbre de renvoi est en prise constante avec l’arbre d’entrée et comporte plusieurs vitesses. L’arbre de sortie relie l’arbre de renvoi à l’arbre d’entraînement et éventuellement aux roues. Dans les véhicules à quatre roues motrices et à traction intégrale, l’arbre de sortie est d’abord relié à la boîte de transfert. La marche arrière se fait généralement sur un quatrième arbre pour effectuer un changement de direction.

Les engrenages eux-mêmes ne sont pas fixés à l’arbre de sortie, mais en roue libre. Les colliers de fixation, en revanche, tournent avec l’arbre de sortie et peuvent se déplacer ou glisser d’avant en arrière pour engager l’un des engrenages. C’est pourquoi nous appelons cela “changer de vitesse”. Au “point mort”, lorsqu’aucune vitesse n’est enclenchée et que l’embrayage est relâché, l’arbre d’entrée et l’arbre de renvoi tournent, tout comme les engrenages de l’arbre de sortie, mais l’arbre de sortie ne bouge pas car aucun des colliers de verrouillage n’est engagé.

Comment fonctionne une transmission manuelle ?

Pour effectuer un changement de vitesse, en sélectionnant la première vitesse, par exemple, le conducteur appuie sur l’embrayage, ce qui désengage l’arbre d’entrée. À l’aide du levier de changement de vitesse, le conducteur sélectionne la première vitesse, et la tringlerie déplace la fourchette de changement de vitesse pour relier le collier de verrouillage de la première à la deuxième vitesse, le verrouillant ainsi sur l’arbre de sortie. Maintenant, lorsque l’embrayage est relâché, engageant l’arbre d’entrée, l’arbre de sortie tourne parce que la première vitesse est verrouillée à l’arbre de sortie par le collier de verrouillage.

Lorsque le conducteur accélère, la sélection de la deuxième vitesse consiste simplement à répéter le processus, mais en déplaçant le levier de vitesse sur la deuxième vitesse. L’arbre de changement de vitesse déplace la fourchette de changement de vitesse pour désengager le 1er rapport et engager le 2ᵉ rapport. En relâchant l’embrayage, l’arbre d’entrée est à nouveau engagé, cette fois-ci en faisant passer la puissance en 2ᵉ vitesse. Le passage à la 3e vitesse implique l’utilisation d’une deuxième tringlerie de changement de vitesse, d’une fourchette de changement de vitesse et d’un collier de verrouillage, celui-ci entre la 3e et la 4e vitesse.

Comme l’arbre de renvoi et l’arbre de sortie tournent à des vitesses différentes, passer de la 1ère à la 2ème vitesse, essayer d’engager une vitesse supérieure alors que le véhicule roule plus lentement reviendrait à essayer de faire tourner l’arbre à deux vitesses différentes, ce qui est impossible. Les anneaux de synchronisation sont comme de minuscules embrayages, utilisant la friction pour amener le collier de verrouillage et la vitesse à la même vitesse, à laquelle ils s’engrènent facilement et la puissance peut être réappliquée.