Transmission de puissance

Il s’agit de transmettre la puissance entre un arbre moteur et un arbre récepteur, ces deux arbres étant animés d’un mouvement de rotation.

Plusieurs informations sont nécessaires afin de choisir la solution la plus adaptée. Les principales sont :

  • La position relative des deux arbres
  • Le couple à transmettre
  • La réduction ou l’augmentation de vitesse souhaitée
  • La possibilité ou non d’interrompre la transmission de puissance

Il existe de nombreuses solutions technologiques pour réaliser une transmission de puissance :


Rapport de réduction

Dans certains cas, la vitesse angulaire est modifiée par la transmission de puissance. Il est bien plus fréquent de faire de la réduction de vitesse que de l’augmentation de vitesse.

Le rapport de réduction de vitesse est définit ainsi :

\[r=\frac{\omega_s}{\omega_e}\]

où s et e désignent respectivement l’arbre de sortie et l’arbre d’entrée.

Ce rapport – pour être plus précis la valeur absolue de ce rapport – est donc inférieur(e) à 1 s’il y a réduction de vitesse. S’il est égal à 1, les vitesses angulaires des deux arbres sont identiques. S’il est – si sa valeur absolue est pour être plus précis – supérieur(e) à 1, il y a augmentation de vitesse. Le nom « rapport de réduction » est donc impropre et l’on pourra utiliser le nom « rapport de transmission ».


Transmission de puissance par courroie

Chaque arbre est équipé d’une poulie, celle-ci étant en liaison complète avec l’arbre. Une courroie transmet la puissance d’une poulie à l’autre.

On constate sur l’animation ci-dessus que si l’on modifie le diamètre de la poulie de droite, sa fréquence de rotation varie. Si l’on augmente son diamètre, sa fréquence de rotation diminue alors que si l’on diminue son diamètre sa fréquence de rotation augmente. On constate également que lorsque les diamètres des deux poulies sont égaux, leurs fréquences de rotation sont égales.

Le système poulies-courroie permet donc de transmettre la puissance en conservant la vitesse angulaire ou en la diminuant ou en l’augmentant.

Le rapport des vitesses est égal au rapport inverse des diamètres (ou des rayons) des poulies. Le rapport de réduction (ou de multiplication) est donc :

\[r=\frac{\omega_S}{\omega_E}=\frac{d_{poulie\ E}}{d_{poulie\ S}}\]


Transmission de puissance par engrenages

La transmission de puissance par engrenage(s) couvre tous les domaines de puissance, de l’horlogerie aux puissances les plus élevées.


La transmission de puissance par engrenage est une transmission « par obstacle ». Elle comporte deux éléments : (pignon, pignon) (pignon, roue) (roue, vis sans fin). Les obstacles sont les dents des pignons et/ou les filets de la vis sans fin.

Les engrenages permettent de réaliser une réduction ou une augmentation de vitesse. Bien qu’il existe une grande variété d’engrenages, le rapport des vitesses est toujours obtenu de la même manière : \[\frac{\omega_{sortie} }{ \omega_{entrée}} = \pm\frac{Z_{entrée}}{ Z_{sortie}}\] où Z est le nombre de dents (pour une vis sans fin, on assimile le nombre de filets à un nombre de dents). Une valeur positive indique que l’entrée et la sortie tournent dans le même sens. Une valeur négative indique l’entrée et la sortie tournent en sens inverse. Si les arbres d’entrée et de sortie ne sont pas parallèles, cette indication ne peut être utilisée.


Train d’engrenages.

Lorsque l’on utilise successivement plusieurs engrenages dans un mécanisme on parle de train d’engrenages. Le rapport des vitesses du train d’engrenages est égal au produit des rapports des vitesses de chaque engrenage. On calcule le rapport des vitesses rapidement en utilisant la relation suivante : \[r=\frac{\omega_{sortie} }{ \omega_{entrée}} = -1^n \times \frac{Produit\ des \ Z_{menantes}}{Produit \ des \ Z_{menées}}\] où Zmenantes et Zmenées sont respectivement les nombres de dents des pignons (ou roue ou vis sans fin) menants et les nombres de dents des pignons (ou roue ou vis sans fin) menées, et n est le nombre d’engrènements extérieurs.

Dans la relation précédente, le terme : \[ -1^n\] permet d’obtenir un rapport de réduction positif si l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie tournent dans le même sens, négatif s’ils tournent en sens inverses. Remarquons que cette méthode de détermination n’a de sens que si les arbres sont tous parralèles. Si ce n’est pas le cas, ou si l’on ne souhaite pas indiquer s’il y a inversion ou non du sens de rotation, on utilise la relation : \[r=\frac{\omega_{sortie} }{ \omega_{entrée}} = \frac{Produit\ des \ Z_{menantes}}{Produit \ des \ Z_{menées}}\]