Mecanicus vous propose actuellement à la vente une belle Ferrari 360 Modena Spider. Elle est grise, elle est belle, elle marche fort… et propose une boîte F1. Ça c’est un sacré argument pour ceux qui veulent du sport ! Mais est-ce que vous connaissez vraiment la boîte F1 de chez Ferrari ? On s’est dit qu’un cours de rattrapage ne serait pas du luxe… et on vous explique comment on en est arrivé là.

Première base : la boîte de vitesse à quoi ça sert 

Pour faire rouler une auto, il ne faut pas qu’un moteur. Ce serait trop simple. Déjà parlons rapidement de l’embrayage. Schématiquement il permet de désolidariser le moteur des roues motrices. L’intérêt est tout simple : ne pas avoir à couper le moteur à l’arrêt… et permettre de démarrer la voiture progressivement. Sinon le simple fait d’avoir un moteur au ralenti serait problématique.

Mais même avec l’embrayage, on s’est vite rendu compte qu’il fallait un autre système pour faire varier la vitesse des roues. Prenez un moteur dont le point de patinage serait à 1000 tours/minute et qui monterait à 3000 trs/minute (on part sur des autos de la première heure, et encore celui-ci est déjà avancé). Avec des roues de 75 cm de diamètre, à chaque tour de roue, l’auto ferait 2,355m (2πR ou πD). À 1000 tours minutes, au “démarrage”, on serait déjà à 23,55 km/h et au max, à 3000 tours/min on atteindrait les 70 km/h. Le souci c’est que pour aller moins vite il faudrait solliciter l’embrayage et on ne pourrait pas aller plus vite.

L’idée de la boîte de vitesses est donc de mettre un système qui va démultiplier la vitesse de rotation du moteur avant de transmettre le tout aux roues motrices. Ainsi, on installe une boîte de vitesses à 3 rapports dans cette même auto (pour simplifier on se passe du calcul relatif au pont qui joue aussi sur la démultiplication). Le premier rapport aura un rapport de transmission de 0.25, le second de 0.5 et le troisième sera en prise directe. Du coup, en démarrant sur le premier rapport, la vitesse à 1000 tours/minutes tombe à moins de 6 km/h, embrayage fermé. C’est donc beaucoup plus utilisable ! Voilà l’intérêt de la boite de vitesse : rendre l’auto plus utilisable et moins solliciter les différents systèmes mécaniques.

Deuxième base : comment ça marche

Pour obtenir ce rapport de réduction, on n'a pas 36 solutions : il faut un système de poulies ou de pignons. Les deux ont été utilisés en automobile. En gros, le moteur transmet la puissance avec une roue crantée ou une poulie d’un certain diamètre à une autre roue crantée ou poulie d’un autre diamètre. Le rapport entre les diamètres pour les poulies et le nombre de dents pour les pignons donne le rapport de transmission (si <1) ou de démultiplication (si >1).

Si votre première roue transmet la puissance avec 10 dents et que la seconde en compte 25, vous obtenez le rapport en faisant 25/10 = 0.25. Voilà votre rapport de transmission.

Le principe de la boîte de vitesses est donc de contenir plusieurs pignons différents pour permettre des rapports différents. Pour les manoeuvrer et passer de l’un à l’autre, il existe plusieurs systèmes et c’est ça qui a évolué avec l’histoire.

L’histoire des boîtes de vitesses

Les toutes premières boîtes de vitesses étaient donc des empilements de pignons. Dans ces boîtes, des baladeurs déplaçaient les pignons pour qu’ils soient solidaires, ou non, des arbres d’entrée et de sortie avec des systèmes de clavetage. Cependant on ne pouvait pas passer d’un rapport à l’autre sans repasser par un point mort. Le conducteur devait aussi porter attention au régime moteur pour permettre de passer de l’un à l’autre avec le moins de heurts possibles : il fallait que les vitesses de rotation des différents éléments coïncident (à peu près).

Ensuite on a inventé les synchros. Ce sont des roues dentées qui se chargent de se solidariser au pignon par crabotage tandis que les pignons, dits fous, ne sont pas en contact direct. Elles sont commandées par la tringlerie et permettent d’enchaîner les passages de rapport sans passer par un double débrayage (qui reste recommandé si vous voulez garder une vitesse de rotation moteur plus élevée).

Ces synchros se sont généralisées à partir du milieu des années 30 et, progressivement, elles sont adoptées par toutes les autos. Certaines ne synchronisaient encore que les rapports supérieurs dans les années 50 et 60 avant que tous les rapports ne le deviennent progressivement.

En parallèle, d’autres systèmes se sont développés. Dans la première moitié du XXe siècle on développe ainsi des systèmes tels que les boîtes Cotal qui permettent de confier l’embrayage à une commande électro-magnétique. Ce système de boîte “semi-automatique” continuera jusqu’à ce que la boîte automatique, sans commande de vitesse de la part du conducteur, ne soit généralisée, dans le sillage des constructeurs américains.

On développe aussi des systèmes différents. On notera par exemple la boîte Wilson, préselective, qui permet de pré-enclencher le rapport suivant (supérieur ou inférieur) mais de ne le passer que lorsqu’on en a besoin.
Du côté de chez DAF on travaille sur le Variomatic, un système de poulies sur des cônes qui permet de se passer de rapport de boite de vitesse sans pour autant se passer d’une démultiplication variable.

Et puis arrivent les boîtes robotisées et là on entre dans une autre dimension.

La boîte F1

La plus connue et la plus ancienne de ces boites robotisées, c’est la F1 de chez Ferrari. Son nom n’est pas choisi au hasard puisque c’est bien dans la catégorie reine des sports mécaniques qu’elle voit le jour.

Nous sommes au premier grand prix de Formule 1 de l’année 1989. La 640  de la Scuderia est la première auto conçue par l’ingénieur britannique John Barnard. Elle n'innove pas par son moteur ou par son aéro mais par sa boîte. Déjà, elle compte 7 rapports. Mais surtout elle se commande avec un système séquentiel et des palettes au volant.

Le résultat sera au rendez-vous : Mansell remporte le premier Grand Prix au Brésil, ajoutera une autre victoire (et une autre pour Berger) et ils marqueront 59 points à eux deux pour classer la Scuderia à la troisième place du championnat.

Le système de la boîte F1 est lancé. La boite séquentielle va devoir se développer avant d’arriver sur les routes. Ce sera fait avec la Ferrari F355. L’agrément n’est pas encore au rendez-vous mais la rapidité des passages de vitesse est saluée. Le système s’améliore encore et c’est celui qu’on retrouve sur la F360. Petit à petit elle s'impose dans les Ferrari de route… qui perdront au passage leur fameuse grille métallique.

Si vous voulez plus d’info sur la Ferrari F360 que nous mettons en vente, c’est par ici.