La Variomatic — principe et fonctionnement technique détaillé

Les treize fiches déjà présentes dans ce dossier racontent l'histoire de la marque et de ses modèles sans jamais s'arrêter longuement sur ce qui rend la DAF unique : sa transmission. Cette fiche comble ce manque en détaillant, à partir de l'explication d'usine que le club officiel néerlandais publie encore aujourd'hui, le principe mécanique complet de la Variomatic.

Le principe de base : deux paires de poulies coniques et des courroies en caoutchouc

La Variomatic remplace intégralement l'embrayage à disque et la boîte à pignons d'une voiture conventionnelle par un ensemble beaucoup plus simple : deux paires de poulies coniques (une paire « primaire », côté moteur ; une paire « secondaire », côté roues) reliées chacune par une courroie trapézoïdale en caoutchouc. Chaque demi-poulie peut coulisser sur son axe : en rapprochant les deux demi-poulies d'une paire, on force la courroie à circuler sur un diamètre plus grand ; en les écartant, on la force sur un diamètre plus petit. Comme la longueur de chaque courroie est fixe, tout changement de diamètre côté primaire produit mécaniquement le changement inverse côté secondaire — c'est ce jeu permanent entre les deux diamètres qui fait varier, de façon parfaitement continue et sans à-coups, le rapport de démultiplication entre le moteur et les roues arrière. Sur l'ensemble de la gamme DAF puis Volvo, ce rapport global varie entre 3,60:1 (le plus grand, au démarrage) et 28,83:1 (le plus petit, à vitesse de croisière élevée), avec une infinité de positions intermédiaires — d'où l'absence de toute sensation de « passage de vitesse ».

Une caractéristique distingue radicalement la Variomatic des boîtes automatiques hydrauliques à convertisseur de couple ou des boîtes présélectives à trains planétaires qui existaient déjà en 1958 : ici, aucun train d'engrenages, aucune bande de frein, aucun convertisseur de couple — uniquement des courroies et des poulies, associées à un embrayage centrifuge automatique en amont qui dispense totalement le conducteur de pédale d'embrayage.

Les trois forces qui pilotent le rapport de démultiplication

Le club officiel décompose le fonctionnement en trois facteurs qui agissent simultanément sur la position des poulies primaires :

1. La force centrifuge. Des jeux de masselottes centrifuges logées dans les poulies mobiles du bloc primaire s'écartent vers l'extérieur à mesure que le régime moteur augmente ; cette force est convertie en poussée axiale qui referme les demi-poulies primaires l'une sur l'autre, forçant la courroie sur un plus grand diamètre côté moteur (donc un plus petit rapport, la Variomatic « monte les rapports »).
2. La force de traction dans la courroie, qui dépend de la résistance à l'avancement (côte, vent de face, charge, remorque). Plus cette résistance augmente, plus la courroie « tire » en sens inverse sur les poulies primaires, les rouvrant et forçant la Variomatic à revenir vers un rapport plus grand — exactement l'effet qu'un rétrogradage manuel produirait dans une boîte classique, mais obtenu ici sans aucune action du conducteur autre que d'enfoncer l'accélérateur.
3. La dépression d'admission, exploitée dans deux chambres séparées par une membrane à l'intérieur des poulies mobiles primaires : créer une dépression dans la chambre extérieure aide la Variomatic à monter les rapports (effet que le club appelle « overdrive »), alors qu'une dépression dans la chambre intérieure l'aide au contraire à rétrograder plus vite (effet « kick-down » à pleine accélération, et effet de frein moteur renforcé en décélération).

Le comportement à la conduite, expliqué phase par phase

• Démarrage et accélération pleine charge : au départ, les poulies primaires sont grandes ouvertes (rapport maximal 3,60:1) ; l'embrayage centrifuge s'engage puis la Variomatic reste sur ce rapport tant que le couple moteur est nécessaire pour vaincre l'inertie du véhicule, avant de monter progressivement les rapports jusqu'au minimum (28,83:1) à mesure que la vitesse augmente.
• Position « overdrive » : une fois une vitesse de croisière atteinte, relâcher légèrement l'accélérateur réduit la traction dans la courroie ; les masselottes centrifuges, moins contrées, permettent à la Variomatic de monter encore le rapport, assistée par la dépression — le régime moteur chute alors nettement, ce qui s'entend et se sent immédiatement.
• « Kick-down » : accélérateur à fond pour une reprise franche, la dépression d'admission s'effondre et la chambre extérieure est mise à l'air libre, ce qui aide activement la Variomatic à rétrograder pour retrouver du couple aux roues.
• Freinage au pied et frein moteur en descente : la dépression créée dans la chambre intérieure force au contraire un retour rapide vers le rapport maximal, ce qui a pour effet d'accélérer la remontée du régime moteur et de renforcer le frein moteur — un DAF ou une Volvo à Variomatic freine donc, moteur relâché, de façon nettement plus marquée qu'une voiture à boîte manuelle classique. Cette caractéristique a d'ailleurs été jugée trop brutale par les ingénieurs de Volvo lors de la reprise de la DAF 66 en 1975, faute d'un véritable effet de roue libre au lever de pied (voir Le projet P900 — la DAF 77 qui devint Volvo 343 sans jamais porter le nom DAF).

Ce que cette fiche ne couvre pas

Trois particularités techniques de la Variomatic, suffisamment riches pour mériter chacune leur propre fiche, sont traitées séparément : l'histoire de son invention avant même Hub van Doorne (Aux origines de la Variomatic — Spaulding, Fouillaron et l'idée retrouvée par Hub van Doorne), sa capacité unique à rouler aussi vite en marche arrière qu'en marche avant (La symétrie avant/arrière de la Variomatic — pourquoi une DAF roule aussi vite en marche arrière), et l'absence de différentiel classique sur les premiers modèles, chaque courroie entraînant sa propre roue arrière (L'absence de différentiel classique — deux courroies indépendantes en guise d'antipatinage). Son héritage industriel jusqu'aux CVT modernes est documenté dans De la courroie en caoutchouc au CVT moderne — l'héritage Van Doorne's Transmissie et Bosch.

Voir aussi

• Aux origines de la Variomatic — Spaulding, Fouillaron et l'idée retrouvée par Hub van Doorne
• La symétrie avant/arrière de la Variomatic — pourquoi une DAF roule aussi vite en marche arrière
• L'absence de différentiel classique — deux courroies indépendantes en guise d'antipatinage
• De la courroie en caoutchouc au CVT moderne — l'héritage Van Doorne's Transmissie et Bosch
• La DAF 600 — la première voiture particulière à Variomatic (1958-1963)
• Guide d'achat DAF/Volvo à Variomatic — points de contrôle par famille technique