Pignon, vis, freins et embrayages

Pignon et crémaillère

Pignon et crémaillère forment un ensemble d'engrenage composé d'un pignon (roue dentée) qui engrène avec une crémaillère dont le rayon peut être considéré comme infini. Les dents de la crémaillère sont généralement trapézoïdales.

Le fonctionnement de ce système est réversible. Selon l'organe moteur et selon qu'ils sont fixes ou mobiles, on distingue plusieurs modes :

• Le pignon tourne et la crémaillère est fixée : le pignon entraîne le mouvement de translation d'un élément. On retrouve ce principe dans des systèmes comme des treuils qui déplacent manuellement un chariot longitudinalement.
• La crémaillère (le support) se déplace et le pignon est fixé : le déplacement du support provoque un mouvement relatif; dans certains cas le pignon peut rester immobile tandis que le support se déplace.
• Le pignon tourne sans déplacement apparent puis le support est déplacé : ce mode est également utilisé selon les applications. Le système compte aujourd'hui de nombreuses applications, autrefois utilisé notamment dans les calculatrices mécaniques. Il est employé dans des dispositifs tels que la perceuse à colonne, la direction des véhicules et les portes de garage automatiques.

Vis-écrou

Vis-écrou

L'application la plus courante consiste à faire tourner la vis ; l'écrou, en contact avec la vis, se déplace longitudinalement. Du point de vue de la transformation du mouvement, les vis et écrous ont plusieurs applications.

Applications : par exemple pour déplacer une charge et maintenir des objets (cric à vis).

Si l'on enroule un plan incliné autour d'un cylindre, on obtient une rampe hélicoïdale, c'est-à-dire une vis. La forme hélicoïdale correspond au profil fileté ; si le pas de l'hélice est très long, on parle d'un filet adapté à des usages spécifiques.

Éléments de dissipation d'énergie

Éléments de dissipation d'énergie : ce sont des dispositifs destinés à réduire ou arrêter le mouvement d'un ou plusieurs éléments mécaniques selon les besoins. Ils servent, par exemple, à arrêter la rotation d'éléments mécaniques en transformant l'énergie cinétique en énergie thermique par frottement (freinage).

Types de freins

Mécaniques

• Frein à chaussée (à mâchoire / à sabot) : la friction se produit sur la périphérie d'un disque ou d'un tambour solidaire d'un arbre. La partie frottante est recouverte d'un matériau à fort coefficient de frottement.
• Frein à tambour : le frottement se produit à l'intérieur d'un cylindre (tambour). Le tambour est solidaire de la roue et les pièces de friction sont fixes sur le châssis ; pour réduire la vitesse, les mâchoires ou les garnitures frottent contre l'intérieur du tambour.
• Frein à disque : il se compose d'un disque solidaire de l'arbre de rotation et de deux plaquettes appliquées sur les faces du disque pour réduire sa rotation par friction.

Électromagnétiques / à courants de Foucault : ce type se compose d'un disque en cuivre ou en aluminium tournant entre les pôles d'un électroaimant fixe. Si un courant électrique circule dans la bobine, des courants de Foucault sont induits dans le disque. Ces courants s'opposent au mouvement du disque, ce qui diminue sa rotation et celle de l'arbre associé.

Embrayage

Embrayage : élément d'une machine chargé de transmettre, selon la volonté de l'opérateur, le mouvement entre deux arbres alignés. L'un des arbres reçoit le mouvement du moteur et l'autre est couplé à l'arbre de sortie, qui transmet ensuite le mouvement aux organes entraînés.

Types d'embrayages

• À dentures (à mâchoires) : les deux arbres possèdent des dentures qui s'engrènent ; en faisant coulisser l'un par rapport à l'autre, on couple ou découple les arbres sans glissement.
• À glissement / à friction : il se compose de deux disques aux surfaces lisses mais à fort pouvoir de friction. Lorsque les surfaces sont mises en contact, le frottement permet le couplage progressif de deux arbres et l'égalisation de leurs vitesses.
• Embrayage conique : composé de deux parties coniques (une mâle et une femelle) ; l'effet d'une force axiale assure le contact et la transmission du couple.
• Couplage hydraulique (à fluide) : l'élément de transmission est un fluide. Il se compose de deux turbines, chacune solidaire d'un arbre, enfermées dans un carter étanche. L'arbre d'entrée entraîne le liquide qui transmet l'élan à la turbine reliée à l'arbre de sortie. À haute vitesse, le couplage est proche de la transmission parfaite (mêmes vitesses) ; à bas régime, la force du fluide peut être insuffisante pour entraîner complètement l'arbre de sortie.