Qu’est-ce qu’une cannelure ?
Une cannelure est une structure d’accouplement qui unit deux pièces en accouplant un arbre cannelé. Ce dernier est doté d’une rainure concave-convexe en forme d’engrenage sur son diamètre extérieur cylindrique avec un manchon doté d’une rainure à l’intérieur de l’alésage qui peut être combiné.
Les cannelures ont d’excellentes propriétés d’alignement et sont utilisées dans les pièces mécaniques qui transmettent des couples importants. Elles peuvent également absorber un déplacement axial tout en transmettant un couple. Il existe également une structure d’accouplement appelée dentelure, qui présente un profil d’engrenage plus fin qu’une cannelure.
Par rapport aux cannelures, les dentelures sont souvent utilisées sur des arbres fins et des parois minces. Elles sont également utilisées pour réduire le cliquetis dans le sens de rotation lorsqu’un arbre et une douille sont combinés, et pour transmettre un couple sans déplacement dans la direction axiale.
Utilisations des cannelures
Les cannelures sont utilisées dans les boîtes de vitesses et les pièces de transmission de puissance dans les automobiles et les machines-outils. Les utilisations spécifiques dans le secteur automobile comprennent les arbres d’hélice des véhicules à propulsion arrière.
Dans les véhicules FF, elles sont également utilisées dans l’accouplement entre la boîte de vitesses et l’arbre de transmission.
Les arbres et manchons cannelures peuvent être utilisés soit fixés l’un à l’autre, soit coulissants dans le sens axial. Dans de nombreux cas, lorsqu’elles sont coulissantes, les pièces cannelures sont enduites de graisse pour la lubrification.
Dans d’autres cas, des entrées de graisse peuvent être prévues et utilisées avec une lubrification périodique.
Principe des cannelures
Les cannelures transmettent le couple au moyen de flancs de dents orthogonaux à la direction circonférentielle. Dans le cas des engrenages, le couple est transmis lorsque deux pièces ayant des axes centraux différents appuient l’une contre l’autre sur les flancs de leurs dents.
Le sens de rotation est opposé l’un à l’autre et le nombre de rotations varie en fonction du nombre d’engrenages. En revanche, avec une cannelure, un arbre et une douille ayant le même axe central transmettent le couple par l’intermédiaire des flancs des dents de la cannelure, ce qui permet une action rotative dans le même sens sur le même axe de rotation.
Types de cannelures
Les cannelures peuvent être classées en trois types, en fonction de l’emplacement de l’axe central dans le profil de la dent et de la structure de la transmission du couple à l’aide de billes d’acier.
1. Cannelures rectangulaires
Les cannelures rectangulaires sont des cannelures dont les flancs des dents sont parallèles des deux côtés ; le centrage des deux parties (centrage) s’effectue sur la partie de petit diamètre de la géométrie de la cannelure. Les cannelures rectangulaires sont toutefois difficiles à fabriquer et sont donc rarement utilisées aujourd’hui.
2 Cannelures involues
Les cannelures involues sont des cannelures dont les flancs des dents gauche et droite présentent des courbes en développante ; le centrage des deux parties s’effectue sur les flancs des dents. Une courbe en développante est la trajectoire tracée par les extrémités d’un fil enroulé autour d’un cercle lorsque le fil est déroulé tout en le maintenant tendu pour qu’il ne se relâche pas.
Cette forme est largement utilisée dans les produits industriels parce qu’elle a peu d’effet sur la transmission de puissance dans l’engrenage, même s’il y a une erreur dans la position des engrenages, et parce qu’elle est également supérieure en termes de fabrication. Les cannelures involues sont largement utilisées en raison de leurs nombreux avantages, tels que l’auto-alignement lors de la transmission du couple, la facilité de fabrication, la résistance élevée à la base de la dent et la capacité à transmettre des couples élevés.
3 Cannelures à billes
La cannelure sphérique est une forme de cannelure utilisée surtout lorsque des propriétés de glissement axial sont requises. Environ trois rainures en demi-lune sont prévues sur les côtés de l’arbre et du manchon à combiner, et un grand nombre de billes d’acier sont placées dans l’espace ainsi créé. Le couple peut être transmis et, en même temps, le déplacement axial peut être glissé en douceur.
Autres informations sur les cannelures
Points à noter pour la conception des cannelures
La forme de l’extrémité de l’arbre de la cannelure et la forme de la pièce d’accouplement de la douille doivent être conçues pour correspondre à la forme de la machine et de l’équipement auxquels elles sont fixées. La conception doit tenir compte de la résistance afin que la forme de la cannelure ne soit pas endommagée lors de l’utilisation du couple à transmettre.
En fonction de l’environnement de fonctionnement, un joint anti-poussière ou une conception similaire est nécessaire au point d’insertion de l’arbre cannelures du manchon. Les joints anti-poussière retiennent la graisse remplie pendant un certain temps et empêchent les corps étrangers de pénétrer de l’extérieur, supprimant ainsi l’usure de la cannelure et les bruits anormaux qui se produisent lorsque la cannelure transmet le couple.