engrenage à coin

Une roue à gorge angulaire est une roue entraînée par friction dont la jante porte des gorges circonférentielles coupées selon un angle, généralement entre 45 et 60 degrés par rapport à l'axe de la roue. Contrairement aux engrenages dentés, les roues à gorge angulaire transmettent la puissance par effet de coincement: lorsque la jante rainurée de la roue motrice entre en contact avec la surface lisse ou rainurée de la roue menée, les parois angulaires de chaque gorge se bloquent et adhèrent, forçant le mouvement de rotation. Cette géométrie convertit la pression radiale en force tangentielle sans le choc ou le bruit des dents en prise.

Les roues à gorge angulaire existent en plusieurs configurations. La plus courante associe une roue à gorge angulaire rainurée (motrice) à une roue à jante lisse (menée), bien que les deux roues puissent être rainurées pour une capacité de couple plus élevée. Les angles, la largeur et la profondeur des gorges dépendent des exigences de charge et de vitesse de l'application. L'angle de la gorge lui-même est le paramètre de conception critique: des angles plus raides (plus proches de 90 degrés) réduisent le glissement mais augmentent la force radiale sur les roulements; des angles peu profonds (plus proches de 45 degrés) augmentent la tolérance au glissement mais exigent plus de pression pour l'engagement.

Ces engrenages excellent là où une transmission de puissance douce et continue est nécessaire. Les machines textiles, les presses d'imprimerie et les premières transmissions automobiles utilisaient des roues à gorge angulaire pour éviter l'engagement saccadé des boîtes de vitesses à engrenages coulissants. Ils apparaissent également dans les transmissions à courroie à vitesse variable et dans certains convoyeurs de précision où une adhérence constante sans impact est importante. Les roues à gorge angulaire gèrent bien les vitesses et les charges modérées, généralement jusqu'à plusieurs centaines de tours par minute et des couples modérés, bien que les pertes par friction chauffent la zone de contact.

Forces et limites

Le principal avantage est la simplicité et le fonctionnement sans vibrations. Il n'y a pas de dents d'engrenage à concevoir pour la concentration des contraintes, pas de jeu à gérer et pas de bruit d'impact. Le glissement agit comme une fonction de sécurité intégrée: si la charge augmente, les roues peuvent glisser l'une par rapport à l'autre sans que les dents ne se cassent. Cependant, la friction signifie une perte d'énergie sous forme de chaleur, de sorte que les roues à gorge angulaire sont moins efficaces que les engrenages dentés, généralement dans la plage de 80 à 90 pour cent selon la charge et la vitesse. L'action de coincement exige également une pression de contact soutenue, ce qui use les surfaces et nécessite un réusinage ou un remplacement périodique.

Les roues à gorge angulaire ont largement cédé la place aux engrenages dentés et aux systèmes d'entraînement variable modernes, mais elles restent importantes dans les machines anciennes et dans les applications de niche où le glissement contrôlé et le fonctionnement silencieux justifient leurs coûts d'entretien. Elles sont fabriquées par rectification de précision de la jante de la roue rainurée, et les roues lisses correspondantes peuvent être en fonte, en acier ou revêtues de caoutchouc pour l'adhérence. Un alignement correct et une pression de contact contrôlée sont essentiels pour éviter une usure inégale et une défaillance prématurée.