Qu’est-ce qu’un engrenage à roue et vis sans fin ?
Il s’agit d’une combinaison d’une vis sans fin (arbre à vis sans fin), qui est un arbre denté fileté, et d’une roue à vis sans fin hélicoïdale. C’est un engrenage hélicoïdal dont l’axe de rotation est à 90° par rapport à celui de la vis sans fin. Le mécanisme est tel que la rotation de la vis sans fin entraîne celle des dents de la roue à vis sans fin qui s’engrènent avec celle-ci.
Utilisations des engrenages à roue et vis sans fin
Les engrenages à roue et vis sans fin sont des arbres orthogonaux qui peuvent transmettre de la puissance en changeant la direction axiale de 90°. Ils aussi peuvent produire des rapports de réduction importants même avec de petits engrenages. On s’en sert donc dans une grande variété de domaines et de dispositifs, tels que les bandes transporteuses dans les équipements industriels, les vérins à vis, les systèmes de direction dans les volants de voiture, les entraînements d’essuie-glace, les mécanismes de pivotement dans les ventilateurs électriques, les distributeurs de matériaux dans les équipements de production alimentaire et pharmaceutique, les boîtes à musique et les chevilles d’instruments de musique à cordes.
1. Chevilles pour instruments à cordes (bobines)
Un exemple familier est la cheville autour de laquelle sont enroulées les cordes des instruments tels que les guitares et les basses. La cheville se compose d’un arbre à vis sans fin, que l’on fait tourner à la main, et d’une roue à vis sans fin, qui enroule les cordes autour d’elle. La fonction autobloquante garantit que les cordes enroulées sont maintenues en place sans se desserrer.
2. Réducteurs à roue et vis sans fin
Les réducteurs à roue et vis sans fin sont capables de déplacer de gros objets avec peu de force. Ils sont donc intégrés dans les installations et les machines pour la transmission de puissance. On s’en sert par exemple dans les entraînements de presses et de laminoirs, les entraînements de levage et d’abaissement d’ascenseurs et d’escaliers mécaniques à moyenne et faible vitesse, les entraînements de convoyeurs, etc.
La fonction autobloquante des engrenages à roue et vis sans fin est parfois utilisée dans les dispositifs de réduction des ascenseurs et des escaliers mécaniques. Elle permet ainsi d’assurer une sécurité anti-retour. En général, les réducteurs à roue et vis sans fin servent à configurer des équipements dans le domaine industriel. Ils peuvent atteindre des rapports de réduction particulièrement élevés, ce qui signifie qu’un petit couple d’entrée peut être utilisé pour réduire la vitesse. Par conséquent, les réducteurs peuvent être fabriqués de manière relativement compacte.
Les engrenages à roue et vis sans fin sont intégrés dans des utilisations peu encombrantes. Notamment dans le cas où un grand rapport de réduction est nécessaire et que les arbres d’entrée ainsi que de sortie transmettent la puissance sur des axes orthogonaux, ou lorsqu’une fonction autobloquante est utilisée pour transmettre la puissance.
Principe des engrenages à roue et vis sans fin
Dans les engrenages à roue et vis sans fin, une rotation de la vis sans fin (côté arbre d’entrée) fait tourner la roue (côté arbre de sortie) d’une dent. Dans le cas d’une vis sans fin à deux dents, une rotation de la vis sans fin fait tourner la roue de deux dents.
Le sens de rotation de l’engrenage à roue et vis sans fin peut être bidirectionnel (par exemple, dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, vu du côté de l’arbre d’entrée). Ceci peut être réalisé en sélectionnant le sens de torsion de la vis sans fin comme étant à gauche ou à droite.
Caractéristiques des engrenages à roue et vis sans fin
Les engrenages à roue et vis sans fin présentent les caractéristiques suivantes :
- La direction axiale peut être orthogonale du côté de l’entrée et de la sortie (mais pas coaxiale dans la direction opposée).
- De grands rapports de réduction sont possibles (par exemple de 1/10 à 1/100).
- Une réduction du jeu (espace entre les engrenages, jeu). Il en résulte un bon engrènement des dents et un faible bruit d’engrènement.
- Un couple de sortie important peut être obtenu à partir d’un petit couple d’entrée.
- Le phénomène d’autoblocage se produit.
Ces engrenages transmettent la rotation de la vis à la roue, mais pas l’inverse. Cette incapacité à tourner du côté de l’arbre de sortie est connue sous le nom d'”autoblocage”. Par conséquent, le côté de la vis sans fin est toujours le côté de l’arbre d’entrée, où l’arbre rotatif de l’entraînement ou de la source d’énergie est monté.
Le côté de la roue à vis sans fin est le côté de l’arbre de sortie et est équipé du dispositif qui transmet la puissance. Toutefois, un mécanisme de freinage distinct doit être prévu pour empêcher complètement la rotation inverse. L’erreur de pas et d’autres facteurs dépendent de la précision des engrenages ; il convient donc de vérifier la précision requise et de sélectionner la précision appropriée pour l’application.
Les engrenages à roue et vis sans fin ne conviennent pas pour un positionnement de haute précision en raison du jeu. Pour ce faire, il peut être préférable de choisir un autre type d’engrenage.