pignon

Un pignon est une roue dentée avec un nombre de dents relativement faible, généralement entre 12 et 60, qui s'engrène avec une roue dentée plus grande appelée roue droite ou couronne dentée. Ce n'est pas simplement la plus petite roue dentée d'un système, mais plutôt le plus petit élément d'une paire d'engrenages. Lorsque deux engrenages s'engrènent, celui qui a le moins de dents est appelé pignon, quelle que soit sa taille absolue. Le rôle principal du pignon est de transmettre le mouvement et le couple entre les arbres, soit en augmentant la vitesse, soit en la réduisant, selon le sens de circulation de la puissance dans la paire.

Les pignons sont classés selon la forme de leurs dents et leur orientation par rapport à l'engrenage d'accouplement. Un pignon droit a des dents droites parallèles à son axe et s'engrène avec une roue droite sur un arbre parallèle. Un pignon conique a des dents inclinées et s'engrène avec une roue conique à un angle, souvent 90 degrés, pour changer la direction de la transmission de puissance. Un pignon à vis, appelé vis sans fin, a un profil fileté et entraîne une roue à vis sans fin dans un agencement à angle droit avec des rapports de réduction élevés. Les pignons hélicoïdaux ont des dents inclinées qui produisent un engrènement plus doux et plus silencieux que les dents droites et peuvent supporter des charges plus élevées.

La taille et le nombre de dents d'un pignon déterminent le rapport de vitesse et la multiplication du couple entre les arbres moteur et entraîné. Un pignon de 20 dents s'engrenant avec une roue de 60 dents produit un rapport de 3:1. Si le pignon est le moteur, le couple de sortie est multiplié par trois tandis que la vitesse de sortie tombe à un tiers de la vitesse d'entrée. Le matériau, généralement de l'acier ou de la fonte ductile, doit être suffisamment dur pour résister à l'usure et au piquage là où les dents entrent en contact sous charge. Les surfaces des dents sont souvent cémentées à des profondeurs de 0,5 à 1,5 millimètre pour prolonger la durée de vie.

Modes de défaillance courants et considérations de conception

Les dents de pignon s'usent prématurément en cas de lubrification inadéquate, de désalignement ou de surcharge. L'écaillage, le détachement des surfaces des dents, se produit lorsque les contraintes de contact dépassent la limite de fatigue du matériau. La fatigue par flexion à la racine de la dent peut provoquer la rupture nette des dents. Le module ou le pas diamétral du pignon doit correspondre exactement à celui de son engrenage d'accouplement; un pignon de module 2 ne s'engrènera pas correctement avec un engrenage de module 3. La distance centrale entre les arbres est définie par la somme des rayons primitifs et doit être maintenue serrée pour assurer un engagement constant des dents.

Dans les transmissions automobiles, le pignon d'entrée sur l'arbre principal est l'un des premiers engrenages à recevoir la puissance du moteur. Dans les broches de machines-outils et les réducteurs industriels, les pignons sont choisis pour fournir la vitesse et le couple exacts nécessaires à l'application. Le terme pignon dérive de l'ancien français pignon, signifiant petite roue dentée. Dans les différentiels sur les essieux de véhicules, de petits pignons coniques tournent sur des arbres transversaux pour permettre aux roues de tourner à des vitesses différentes dans les virages. Le choix du pignon affecte directement l'efficacité, le bruit, la longévité et le coût initial de la machine.