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Variateur et embrayage

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Une caractéristique particulière du scooter est sa transmission finale via le variateur, également appelé convertisseur, un braquet en continu génialement simple composé de peu d'éléments qui transmet la puissance du moteur à la roue arrière. 

Léger, le variateur est parfaitement adapté aux petits moteurs et remplace à peu de frais la boîte manuelle et la transmission par cardan ou par chaîne disponible sur la plupart des motos. Le variateur fut employé pour la première fois sur les scooters par le constructeur allemand DKW à la fin des années 1950 sur le modèle « DKW Hobby » doté d'un moteur à deux temps de 75 cm³ ; ce système permit d'augmenter la vitesse maximale du véhicule à 60 km/h env.

Pour ce qui est de la maintenance et du tuning de votre scooter, on en vient rapidement au thème du variateur. En effet, d'un côté, les composants sont soumis à une certaine usure, et d'un autre, un variateur adapté de manière incorrecte peut entraîner une baisse de puissance du moteur.

Pour comprendre le fonctionnement du variateur, commençons par rappeler ce qu'est le braquet d'un vélo avec dérailleur arrière (par ex. VTT de montagne), comme beaucoup d'entre nous ont déjà pu le constater : pour le démarrage, nous utilisons ici un petit barbotin de chaîne à l'avant et un grand à l'arrière. À mesure que la vitesse augmente et que la résistance à l'avancement diminue (par ex. en descente), nous passons la chaîne sur un plus grand barbotin à l'avant et sur un plus petit à l'arrière.

Le fonctionnement du variateur est similaire, mis à part qu'il fonctionne en continu avec une courroie trapézoïdale au lieu d'une chaîne et qu'il est commandé automatiquement (il « varie ») en fonction du régime par réglage de la force centrifuge. La courroie trapézoïdale tourne en effet à l'avant et à l'arrière dans une fente en forme de V entre deux poulies coniques dont l'écart sur l'arbre est variable. La poulie intérieure avant constitue également le carter pour les masselottes centrifuges des galets de variateurs qui tournent sur des pistes incurvées calculées avec précision. Un ressort de pression presse les poulies coniques l'une contre l'autre par l'arrière. Lors du démarrage, la courroie trapézoïdale tourne à l'avant près de l'arbre et à l'arrière au niveau du rayon « supérieur » des roues coniques. Si vous accélérez, le variateur atteint sa vitesse de régime ; les galets de variateurs passent alors sur leurs pistes extérieures. La force centrifuge pousse la poulie mobile de l'arbre vers l'extérieur. La fente entre les poulies se réduit et la courroie trapézoïdale est forcée de se déplacer vers un rayon plus élevé. Comme la courroie trapézoïdale ne peut pas s'étirer, elle est donc également forcée, à l'arrière, de se déplacer vers le bas, à l'encontre de la raideur des ressorts. En position finale, les conditions sont inversées par rapport aux conditions initiales. Le rapport de réduction se transforme en rapport de braquet.

variateur et embrayage

Au ralenti : le régime moteur est faible, les galets de variateurs tournent près de l'essieu, la fente entre les poulies coniques avant est large

variateur et embrayage

En régime : les galets de variateurs se déplacent vers l'extérieur, pressant les poulies coniques avant l'une contre l'autre ; la courroie atteint un rayon plus élevé

Les scooters avec variateur nécessitent bien sûr également un ralenti. Un embrayage centrifuge automatique se charge de séparer la puissance du moteur de la roue arrière à bas régime et de les reconnecter dès que vous accélérez et qu'un certain régime moteur est dépassé. Pour cela, une cloche est fixée sur l'entraînement de la roue arrière. Dans la partie arrière du variateur, des masselottes centrifuges dotées de garnitures de friction commandées par des ressorts tournent dans cette cloche. Le moment où les masselottes centrifuges avec leurs garnitures de friction adhèrent à la cloche dépend de la raideur des ressorts – des ressorts à faible raideur adhèrent à un régime moteur plus faible, alors que des ressorts à forte raideur offrent une meilleure résistance à la force centrifuge ; l'adhérence ne se fait qu'à un régime plus élevé. Si vous souhaitez démarrer le scooter à un régime moteur optimal, les ressorts doivent donc être adaptés aux caractéristiques du moteur. Si la raideur est trop forte, le moteur cale ; si elle est trop faible, le moteur ronfle fort pour démarrer.

Maintenance

La courroie trapézoïdale est une pièce d'usure des scooters. Elle doit être remplacée à intervalles réguliers. Si les intervalles de maintenance sont dépassés, il est possible que la courroie se déchire « sans prévenir », ce qui entraîne dans tous les cas une immobilisation du véhicule. Par malchance, la courroie peut se bloquer dans le carter, entraînant des dommages consécutifs. Pour connaître les intervalles de maintenance, consultez le mode d'emploi de votre véhicule. Ils dépendent entre autres de la puissance du moteur et doivent généralement être effectués entre 20 000 et 40 000 km.

Avec le temps, le mouvement de la courroie provoque des traces de roulement sur les poulies coniques, ce qui peut entraver le fonctionnement du variateur et réduire la durée de vie de la courroie trapézoïdale. Les poulies coniques doivent donc être remplacées lorsqu'elles sont rainurées.

Les galets de variateurs s'usent également avec le temps. Leur forme devient anguleuse ; ils doivent alors être remplacés. Les galets usés entraînent des pertes de puissance. L'accélération devient irrégulière, se fait par à-coups. Souvent, des bruits de cliquetis sont un signe d'usure des galets.

Les garnitures d'embrayage sont régulièrement soumises à l'usure par frottement. Avec le temps, ceci entraîne un renfoncement et un rainurage de la cloche d'embrayage ; les pièces doivent être remplacées au plus tard lorsque l'embrayage glisse, donc lorsqu'il n'adhère plus correctement. Les ressorts d'embrayage se détendent en raison de la dilatation.

Les garnitures d'embrayage claquent alors et le scooter démarre à un régime moteur trop faible. Faites remplacer les ressorts par un service spécialisé dans les embrayages.

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variateur et embrayage
Détacher d'abord le caisson de filtre à air, puis...

Contrôle et remplacement des composants

Assurez-vous que votre lieu de travail est propre et sec avant de démonter le variateur. Si possible, choisissez un lieu où vous pouvez laisser le scooter si vous devez vous procurer d'autres pièces. Pour le travail, vous devez disposer d'un bon coffret à cliquets, d'une mini-clé dynamométrique (1/4 pouce, 3 à 15 Nm), d'un maillet en caoutchouc, d'une pince à circlip, d'un peu de graisse Castrol LMX, de nettoyant pour freins Procycle, d'un chiffon ou du kit de bobines essuie-tout et impérativement des outils de maintien et de blocage décrits ci-après. Placez de préférence sur le sol un grand chiffon ou un carton pour pouvoir y déposer proprement les pièces démontées.

variateur et embrayage
...relever le caisson de filtre à air
variateur et embrayage
Retirer le manchon en caoutchouc

Variateur

Pour accéder au variateur, vous devez commencer par démonter son cache. Pour cela, nettoyez l'extérieur tout en vérifiant quels composants doivent être démontés pour pouvoir accéder au variateur (voir photos 1 à 5) :

  • Il peut s'agir d'éventuels carénages
  • Il est possible que la durite de frein arrière soit fixée en bas du cache ou que le kick de démarrage soit placé devant.
  • Sur certains modèles, vous devez retirer le tube d'aspiration du système de refroidissement par ventilateur ou du caisson de filtre à air.
  • Dans certains cas, l'arbre d'entraînement arrière est placé dans le cache et fixé à l'aide d'un écrou que vous devez commencer par desserrer. Un petit cache devant être retiré séparément se trouve sur le grand cache du variateur. Vous devez le retirer. Pour desserrer l'écrou en question, bloquez le variateur à l'aide d'un outil spécial.
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Démonter le garde-boue
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Maintenir l'embrayage, desserrer l'écrou de l'arbre arrière

Une fois vous être assuré que plus aucun autre composant ne bloque le cache du variateur, dévissez progressivement les vis de fixation en croix en procédant de l'extérieur vers l'intérieur. Si les vis ont des tailles différentes, notez leur position et ne perdez aucune rondelle plate. Vous devez maintenant pouvoir retirer le cache. S'il est impossible de le détacher, vérifiez soigneusement où il est retenu. Vous avez peut-être oublié une vis, ne forcez pas. N'utilisez le maillet en caoutchouc pour détacher un cache de variateur fermement positionné dans son logement que lorsque vous êtes parfaitement sûr d'avoir bien desserré toutes les vis (voir photo 6). Une fois le cache retiré (voir photo 7), assurez-vous que les douilles d'ajustement éventuellement disponibles restent en position (voir photo 8) ; ne les perdez pas. La plupart du temps, si l'arbre d'entraînement arrière dépasse dans le cache, une douille est alors desserrée. Vous ne devez pas la perdre. Nettoyez minutieusement l'intérieur du cache pour éliminer la poussière et la saleté. Si de l'huile se trouve dans le carter du variateur, un joint du moteur ou de l'entraînement fuit. Vous devez alors impérativement le remplacer.

Le variateur se trouve maintenant devant vous.

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Quelques coups de maillet en caoutchouc aident à le détacher
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Retirer ensuite le cache du variateur
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Ne pas perdre les douilles d'ajustement du cache
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Bloquer le variateur et desserrer l'écrou central...
variateur et embrayage
...retirer l'anneau en tôle pour pouvoir mieux travailler

Montage de courroies trapézoïdales ou de galets de variateurs

Pour monter une nouvelle courroie trapézoïdale ou de nouveaux galets de variateurs, commencez par desserrer l'écrou de fixation des poulies coniques avant au niveau du tourillon de vilebrequin. Pour cela, bloquez le variateur avec un outil spécial (voir photos 9 et 10). Si la poulie conique avant est emboîtée, il est souvent possible d'acheter dans le commerce un cliquet d'arrêt adapté au véhicule. Si des alésages ou des nervures solides sont disponibles sur le devant, vous pouvez monter un support. Les bricoleurs habiles peuvent également concevoir eux-mêmes un cliquet d'arrêt ou un support en acier plat. Si vous bloquez au niveau des ailettes de refroidissement, travaillez sans forcer ; mais attention : bloquez les ailettes de refroidissement très précautionneusement pour éviter toute rupture. Si le blocage n'est pas possible, l'écrou doit être desserré à l'aide d'une visseuse à air comprimé (atelier professionnel).

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Retirer l'écrou, noter la position des rondelles plates...
variateur et embrayage
...et retirer la poulie conique avant

Attention : l'écrou étant positionné très fermement, il est indispensable d'utiliser un outil bien adapté qui maintient le variateur de manière sûre. Dans le cas contraire, vous risquez de l'endommager. Faites-vous aider si nécessaire. Votre assistant doit alors maintenir l'outil en position en forçant pendant que vous desserrez l'écrou. Une fois l'écrou desserré et retiré (voir photo 11), vous pouvez retirer la poulie conique avant (voir photo 12). Si derrière l'écrou une roue d'entraînement pour le kick de démarrage se trouve sur l'arbre, notez sa position de montage. La courroie trapézoïdale est maintenant accessible. Elle ne doit pas présenter de fissures, de brisures, d'effilochements ou de dents brisées, ni être souillée par de l'huile. Sa largeur ne doit pas être inférieure à une certaine valeur (demandez la limite d'usure à votre concessionnaire).

Une grande quantité de dépôt de caoutchouc dans le carter peut signifier que la courroie ne tourne pas correctement dans le variateur (recherchez-en la cause !) ou que vous avez largement dépassé l'intervalle de maintenance. Une usure prématurée de la courroie trapézoïdale peut être provoquée par des poulies coniques mal montées ou usées. Si les poulies coniques sont rainurées, vous devez les remplacer (voir plus haut). Si elles se ternissent en bleu sous l'effet de la chaleur, elles sont alors déformées ou ont été mal montées. Si la courroie trapézoïdale ne doit pas encore être remplacée, nettoyez-la avec du nettoyant pour freins et notez son sens de rotation avant de poursuivre le travail.

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Noter la position des bagues d'écartement...
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...et retirer toute l'unité de variateur de l'arbre

Démontage des galets de variateurs

Pour contrôler ou remplacer les galets de variateurs, retirez de l'arbre la poulie conique intérieure avant avec le carter de variateur (voir photos 13 et 14). Le carter peut être fixé sur la poulie ou rester détaché. Pour que les composants ne tombent pas tous et que les masselottes du variateur restent dans leur position, vous devez saisir l'ensemble de l'unité fermement et de manière sûre.

Démontez ensuite le carter des galets de variateurs – notez avec précision la position de montage des différentes pièces. Nettoyez-les avec du nettoyant pour freins. Contrôlez l'usure des galets de variateurs – s'ils sont renfoncés, aplanis, s'ils présentent des bords anguleux ou si leur diamètre est irrégulier, vous devez remplacer le jeu (voir photos 15 et 16).

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Intérieur du variateur
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Remplacer les anciens galets de variateurs usés
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Mettre en place l'unité de variateur sur l'arbre
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Écarter les poulies coniques, faire glisser la courroie entre les poulies

Montage des galets de variateurs

Lors de l'assemblage du carter de variateur, graissez légèrement les galets de variateurs et les bandes de roulement, selon le modèle de scooter, avec de la graisse Castrol LMX ou montez-les à sec (demandez au concessionnaire). Si un joint torique type O est intégré dans le carter de variateur, remplacez-le. Lors du positionnement de l'unité sur l'arbre (voir photo 17), veillez à ce que les galets de variateurs restent en position dans le carter. Dans le cas contraire, retirez une nouvelle fois le carter de variateur pour replacer les galets. Écartez les poulies coniques arrière (voir photo 18) pour permettre à la courroie de glisser profondément entre les poulies ; la courroie a ainsi plus de place à l'avant. Installez ensuite la poulie conique avant extérieure du variateur avec tous les composants correspondants – lubrifiez l'arbre avec un peu de graisse Castrol LMX avant de positionner la douille (voir photo 19). Assurez-vous que le tracé de la courroie trapézoïdale est régulier entre les poulies et ne la bloquez pas. Vérifiez encore une fois si tous les composants se trouvent dans leur position d'origine avant de placer l'écrou (voir photo 20).

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Monter la douille et toute bague d'écartement éventuelle
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Mettre en place toutes les poulies et l'écrou central...

Reprenez ensuite l'outil de blocage pour vous aider (voir photo 21) et serrez l'écrou à l'aide d'une clé dynamométrique selon le couple de serrage prescrit par le fabricant. Laissez éventuellement un assistant maintenir l'outil de maintien en position ! Assurez-vous de nouveau que les poulies coniques du variateur marchent droit par rapport à la surface d'étanchéité du carter lorsque vous tournez le variateur. Si elles sont voilées, vérifiez une nouvelle fois l'assemblage ! Assurez-vous que la courroie trapézoïdale est serrée en la retirant légèrement de la cavité entre les poulies coniques.

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...et bien serrer l'écrou. Se faire aider si nécessaire
variateur et embrayage
Vérifier les garnitures d'embrayage (OK sur la photo)

Démontage de l'embrayage

Il est possible de contrôler l'embrayage, même lorsque la courroie trapézoïdale est encore en position. Retirez la cloche d'embrayage de l'arbre de manière à pouvoir contrôler leur surface de roulement interne et les garnitures des masselottes centrifuges (voir photo 22). Demandez la valeur de la limite d'usure au concessionnaire. Remplacez impérativement les garnitures dont l'épaisseur est inférieure à 2 mm ou dont l'usure est irrégulière.

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Desserrer l'écrou central, par ex. avec une clé à sangle
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Réaliser une broche avec une tige filetée

Pour remplacer les garnitures d'embrayage et les ressorts, il est préférable de tirer l'ensemble de l'unité de poulies coniques arrière avec l'embrayage de l'arbre. En effet, l'unité doit être vissée et cette opération est compliquée par la présence d'un ressort à l'intérieur. Pour cela, commencez par retirer la courroie trapézoïdale. Pour desserrer l'écrou central de l'arbre, maintenez fermement la cloche d'embrayage. Pour cela, utilisez un outil permettant de saisir les ouvertures de la cloche ou maintenez fermement l'extérieur de la cloche à l'aide d'une clé à sangle. Pour cette opération, il peut être avantageux de se faire aider par un assistant qui maintient de manière sûre l'outil de maintien en position pendant que vous desserrez l'écrou. Si l'écrou est à l'extérieur, desserrez-le avant de retirer le cache du variateur ; cette étape est ainsi déjà terminée, comme sur notre exemple. Après avoir dévissé l'écrou, vous pouvez soulever la cloche d'embrayage et vérifier son état d'usure à l'intérieur (traces de roulement) comme mentionné plus haut.

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Monter la broche...
variateur et embrayage
...desserrer l'écrou...
variateur et embrayage
...puis détendre l'assemblage de l'embrayage avec la broche
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Le ressort détendu est maintenant visible

Si les garnitures d'embrayage sont usées ou les ressorts des masselottes centrifuges détendus, vous devez alors retirer l'unité de poulies coniques avec l'embrayage de l'arbre comme décrit précédemment. L'unité est maintenue par un gros écrou central. Pour le desserrer, maintenez l'embrayage, par ex. avec une clé à sangle métallique et utilisez une clé spéciale adaptée ; une pompe à eau n'est pas un outil approprié (voir photo 23) ! Les poulies coniques étant pressées à l'intérieur par un ressort, l'unité saute une fois que l'écrou est desserré ; vous devez le prévoir et serrer l'unité pour retirer l'écrou de l'arbre de manière contrôlée. Dans le cas des moteurs de plus de 100 cm³, la raideur des ressorts est très forte. Pour conserver la compression du ressort, nous recommandons donc vivement de maintenir l'assemblage de l'extérieur avec une broche qui se détend lentement une fois l'écrou retiré (voir photos 24 à 28). Lors de l'assemblage ultérieur, une telle broche aide également à comprimer le ressort pour pouvoir mettre en place l'écrou facilement.

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Retirer l'embrayage de la poulie conique
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Monter les garnitures d'embrayage neuves avec des circlips neufs

Une fois l'embrayage détaché des poulies coniques (voir photo 29), vous pouvez remplacer les ressorts et les garnitures. Lorsque vous remplacez les garnitures, utilisez de nouveaux circlips (voir photo 30) et assurez-vous qu'ils sont bien en place.

Entretien des roulements d'embrayage

À l'intérieur de la chemise de cylindre de l'unité de poulies coniques se trouve généralement un roulement à aiguilles ; veillez scrupuleusement à ce qu'aucune saleté ne pénètre dans le roulement et assurez-vous qu'il tourne facilement. Le cas échéant, nettoyez-les en vaporisant du nettoyant pour freins Procycle et lubrifiez-les de nouveau avec de la graisse Castrol LMX. Vérifiez également l'étanchéité du roulement ; si par ex. de la graisse s'échappe du roulement et se répand sur la courroie trapézoïdale, celle-ci peut glisser.

Montage de l'embrayage

L'assemblage de l'embrayage se fait dans l'ordre inverse. Pour serrer l'écrou central extérieur, utilisez une clé dynamométrique (1/4 pouce, 3 à 15 Nm) et demandez les couples de serrage à votre concessionnaire. Assurez-vous encore une fois que tous les composants sont assemblés correctement avant de refermer le carter du variateur, puis replacez tous les composants extérieurs dans leur position initiale.

Tuning

Pour de bonnes performances sur la route, le poids des galets de variateurs doit être adapté de manière optimale au régime de puissance du moteur. En raison de la force centrifuge élevée, si les galets de variateurs sont trop lourds, la courroie monte à l'avant entre les poulies coniques avant même que le moteur n'atteigne son régime de puissance ; le moteur souffre et l'accélération n'est pas optimale. Si les masselottes sont trop légères, le braquet du moteur est toujours trop court. Le moteur s'emballe et la puissance fléchit. De nombreux moteurs de série de 50 cm³ ont, par ex. avec le pot d'échappement d'origine, un régime de puissance de 6 000 tr/min env. En d'autres termes, le moteur déploie une puissance maximale à ce régime. Le variateur est alors adapté à ce régime ; le changement de vitesse s'effectue à 6 000 tr/min env. Si vous montez un autre pot d'échappement qui supporte le remplissage des cylindres différemment ou si vous utilisez d'autres pièces de tuning, le régime de puissance se décale. La plupart des dispositifs d'échappement destinés au tuning augmentent le régime de puissance et doivent être utilisés avec des galets de variateurs plus légers. La plupart du temps, les galets sont fournis avec le pot d'échappement. Si vous ne les montez pas, cette pièce de tuning peut vite se transformer en boulet...
Le poids du conducteur est également important lors du réglage. Si vous souhaitez optimiser votre moteur, vous devez chercher le poids le mieux approprié pour les galets de variateurs en fonction de votre utilisation personnelle en effectuant des tests. Pour cela, des kits de réglage sont disponibles dans le commerce. Une fois le poids optimal pour les galets calculé, remplacez les galets de réglage par ceux destinés à une utilisation prolongée.

Homologation pour la route

Le dépassement de la vitesse maximale autorisée pour les véhicules de 50 cm³ en raison des travaux de tuning entraîne toutefois la perte de l'homologation pour la route. Il en est de même si vous retirez un anneau d'étranglement du variateur, utilisé sur certains modèles pour répondre aux exigences des directives allemandes en matière d'homologation. Si vous ne disposez pas encore du permis de conduire vous donnant le droit de conduire des véhicules plus rapides, les conséquences peuvent être particulièrement malencontreuses en cas de contrôle de police sur le réseau routier public avec un véhicule customisé...

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