Qu’est-ce qu’un train épicycloïdal ?
Un train épicycloïdal est un dispositif de transmission mécanique qui utilise des engrenages planétaires.
Il se compose d’un planétaire central, de plusieurs pignons planétaires (engrenages planétaires) autour du planétaire, d’un engrenage intérieur et d’un porte-pignon planétaire. Les arbres d’entrée et de sortie peuvent être disposés sur le même axe et plusieurs engrenages planétaires peuvent être installés, ce qui permet des conceptions compactes.
Utilisations des trains épicycloïdaux
Les trains épicycloïdaux sont utilisés dans les équipements industriels qui consomment beaucoup d’énergie. Le principal avantage est que l’entrée et la sortie sont coaxiales et compactes, de sorte que l’équipement lui-même peut également être compact.
Dans l’automobile, ils sont utilisés dans les boîtes de vitesses automatiques à convertisseur de couple et dans le différentiel central des véhicules à quatre roues motrices. Le train épicycloïdal est également utilisé dans les transmissions de bicyclettes. Les trains épicycloïdaux sont utilisés pour entraîner de nombreuses machines industrielles, telles que les pelles à bouclier et les grues à portique.
De plus, et contrairement à leur utilisation classique, ils sont également utilisés dans les véhicules Toyota Prius. La puissance d’entraînement du moteur est reliée au porte-engrenage planétaire, le générateur au planétaire et l’engrenage interne est configuré comme la sortie, qui est utilisée dans un mécanisme qui divise la puissance du moteur entre l’entraînement et la production d’énergie.
Principe du train épicycloïdal
Lorsqu’un train épicycloïdal est utilisé comme réducteur, l’engrenage interne est fixe et lorsque le planétaire tourne, l’engrenage planétaire effectue un mouvement orbital en tournant autour du planétaire. En extrayant ce mouvement orbital en sortie, il peut être utilisé comme réducteur.
Le support de l’engrenage planétaire, qui possède un arbre d’engrenage planétaire, se déplace dans un mouvement circulaire coaxial à l’arbre d’entrée lorsque l’engrenage planétaire se déplace. Comme plusieurs engrenages planétaires peuvent être installés autour du planétaire, la force peut être répartie par rapport à l’entrée, ce qui le rend compact et capable de transmettre de grandes capacités de puissance.
Types de train épicycloïdal
Les trains épicycloïdaux sont connus sous le nom de réducteurs planétaires, qui combinent trois types d’engrenages et sont utilisés depuis longtemps dans les transmissions automobiles et les engrenages différentiels. Il existe plusieurs autres systèmes de réduction ayant des fonctions similaires mais des composants différents.
Certains utilisent des rouleaux au lieu d’engrenages, d’autres des engrenages courbes trochoïdaux, d’autres encore un mécanisme planétaire qui relie de manière flexible le diamètre extérieur aux rouleaux. Chacun possède des caractéristiques différentes et le choix doit être fait en fonction des conditions d’utilisation.
Autres informations sur les trains épicycloïdaux
1. Avantages et inconvénients des trains épicycloïdaux
Les trains épicycloïdaux présentent les avantages et les inconvénients suivants par rapport aux mécanismes de réduction généraux combinant des engrenages droits.
Avantages
- Rapport de réduction élevé
Les arbres d’entrée et de sortie sont disposés en ligne droite, ce qui facilite la conception du mécanisme du dispositif. Pour un même rapport de réduction, la taille du réducteur peut être plus compacte, ce qui permet d’économiser de l’espace. - Capacité de couple élevée
La capacité de couple peut être augmentée en utilisant plusieurs engrenages planétaires. - Peut également être utilisé pour augmenter la vitesse
Les trains épicycloïdaux peuvent également être utilisés comme multiplicateurs de vitesse si les arbres d’entrée et de sortie sont interchangés. - Faible niveau sonore
Cependant, les inconvénients suivants existent également, il est donc important de prendre en compte l’application et l’objectif avant de faire un choix.
Inconvénients
- Exige des compétences en matière de conception et d’assemblage
Le mécanisme est complexe et exige de la précision ; la technologie est donc nécessaire pour la conception et l’assemblage. - Coûteux et lourd
En raison du grand nombre de pièces, ils sont également lourds. - Un entretien est nécessaire
2. Conception du train épicycloïdal
Les trains épicycloïdaux présentent l’avantage que les arbres d’entrée et de sortie peuvent être situés sur le même axe et que la charge peut être répartie entre deux ou plusieurs engrenages planétaires, ce qui rend le dispositif compact, même à capacité de couple égale. La conception des trains épicycloïdaux requiert des compétences techniques élevées en raison de la structure complexe du mécanisme.
Le mécanisme ayant les engrenages intérieurs à l’extérieur, il existe un certain nombre de difficultés, telles que la limitation du diamètre extérieur du mécanisme en fonction du rapport de réduction et la prise en compte du fait que le planétaire et le pignon solaire ne doivent pas interférer l’un avec l’autre.
3. Rapport de réduction du train épicycloïdal
Le rapport de réduction du train épicycloïdal est déterminé par le rapport entre le nombre de dents du planétaire et la somme des nombres de dents de l’engrenage solaire. Lorsque le rapport d’engrenage du planétaire et du soleil est de 1, le rapport de réduction est de 4, ce qui se traduit structurellement par quatre trains épicycloïdaux.
En général, on utilise des rapports de réduction de 3 à 5, mais il est également possible d’obtenir des rapports de réduction plus élevés. Toutefois, si le rapport de réduction augmente, le planétaire devient plus petit et l’engrenage planétaire plus grand, ce qui donne un arrangement d’engrenages planétaires de trois ou moins, ce qui est désavantageux en termes de transmission de puissance.
De plus, en raison du mouvement orbital, la force centrifuge agit sur les engrenages planétaires, provoquant des interférences avec les engrenages internes, de sorte qu’il est nécessaire de concevoir un mécanisme pour fixer chaque pièce et la relation dimensionnelle entre les pièces.