engrenage conique

Un engrenage conique transmet le mouvement et la force entre deux arbres dont les axes ne sont pas parallèles, se rencontrant généralement à angle droit. Contrairement aux engrenages droits, qui sont côte à côte sur des arbres parallèles, les dents d'un engrenage conique sont taillées dans un corps conique en forme de section de cône. Lorsque deux engrenages coniques s'engrènent, leurs formes coniques permettent aux dents de s'engager en douceur même si les arbres pointent dans des directions différentes. L'angle entre les arbres peut varier de 45 degrés à 120 degrés ou plus, selon les angles de cône des engrenages appariés.

La géométrie des engrenages coniques exige de la précision. Chaque dent est un segment incurvé taillé dans la surface du cône, incliné pour s'engrener avec son partenaire sans grippage ni glissement. La forme la plus courante est l'engrenage conique à denture droite, où les dents s'étendent directement sur la face du cône. Les engrenages coniques hélicoïdaux courbent les dents selon une trajectoire hélicoïdale, offrant un engagement plus doux et une capacité de charge plus élevée au prix d'une fabrication plus complexe et de forces de poussée axiales. Les engrenages coniques Zerol utilisent des dents incurvées qui ne génèrent aucune poussée axiale. Les engrenages hypoïdes, une variante, ont des axes qui ne se coupent pas; ils sont décalés l'un par rapport à l'autre et peuvent être plus compacts, ce qui les rend populaires dans les différentiels automobiles où l'espace est limité.

Où vivent les engrenages coniques

Les engrenages coniques apparaissent partout où des arbres perpendiculaires doivent transférer efficacement la puissance. Les différentiels automobiles en sont l'exemple le plus visible: le petit pignon conique sur l'arbre de transmission s'engrène avec la grande couronne pour rediriger le couple moteur vers les roues tout en leur permettant de tourner à des vitesses différentes dans les virages. Les perceuses industrielles utilisent des engrenages coniques pour connecter la broche verticale aux mécanismes d'alimentation horizontaux. Les presses à imprimer, les papeteries et les machines-outils dépendent toutes des engrenages coniques pour changer la direction de la transmission de puissance dans des espaces compacts où une courroie ou une chaîne de transmission serait gênante.

La fabrication des engrenages coniques est un processus spécialisé. Les dents sont taillées sur une machine à tailler ou à générer les engrenages coniques qui fait rouler la couronne virtuelle sur l'ébauche. La trajectoire de l'outil doit tenir compte de la géométrie du cône; une légère erreur de réglage produit des engrenages qui se bloquent sous charge ou tombent en panne prématurément. Le matériau est généralement de l'acier allié, trempé et revenu pour les applications industrielles, ou de la fonte ductile pour les scénarios à faible vitesse et à faible coût. L'inspection nécessite une mesure minutieuse des profils de contact des dents sous charge pour assurer une géométrie d'engrènement appropriée.

Les engrenages coniques génèrent des charges de poussée le long de l'axe de l'arbre, un inconvénient par rapport aux engrenages hélicoïdaux sur arbres parallèles. Cela signifie que les roulements doivent être choisis pour supporter à la fois les forces radiales et axiales. Le bruit et les vibrations des transmissions à engrenages coniques ont tendance à être plus élevés que ceux des engrenages droits ou hélicoïdaux, en particulier avec les conceptions à denture droite, en raison de la façon dont les dents s'engrènent sur la surface du cône. La lubrification est essentielle; les engrenages hypoïdes en particulier nécessitent des additifs d'huile extrême pression (EP) pour éviter l'usure des dents sous les contraintes de contact élevées au point d'engagement.