Biseau hypoïde vs biseau spiral droit – Quelle est la différence ?

Les engrenages à denture hélicoïdale se déclinent en de nombreuses variantes, mais il existe une différence fondamentale entre un engrenage conique hypoïde et un engrenage conique à denture hélicoïdale droite. Cet article décrit les différences entre ces deux types d'engrenages et aborde leurs applications. Que ce soit pour des applications industrielles ou domestiques, il est essentiel de comprendre le rôle et l'importance de chaque type. En définitive, la qualité de votre produit final dépendra de ces différences.

Engrenages coniques hypoïdes

Dans l'automobile, les engrenages coniques hypoïdes sont utilisés dans le différentiel, permettant aux roues de tourner à des vitesses différentes tout en préservant la tenue de route du véhicule. Ce réducteur se compose d'une couronne et d'un pignon montés sur un porte-satellites avec d'autres engrenages coniques. Ces engrenages sont également largement utilisés dans les engins lourds, les groupes auxiliaires et l'industrie aéronautique. Vous trouverez ci-dessous quelques applications courantes des engrenages coniques hypoïdes.
Dans le secteur automobile, les engrenages hypoïdes sont couramment utilisés sur les essieux arrière, notamment sur les poids lourds. Leur forme particulière permet d'installer l'arbre de transmission plus bas dans le véhicule, abaissant ainsi le centre de gravité et minimisant les perturbations intérieures. Cette conception fait de l'engrenage hypoïde l'un des types de boîtes de vitesses les plus performants du marché. Outre leur rendement supérieur, les engrenages hypoïdes sont très faciles à entretenir, leur engrènement étant basé sur un mécanisme de glissement.
Les engrenages hypoïdes taillés par fraise-mère présentent une courbe d'hélice épicycloïdale caractéristique le long de leur axe longitudinal. La méthode de rectification la plus courante pour ces engrenages est le procédé de semi-finition, qui utilise une meule boisseau pour remplacer la courbe d'hélice par un arc de cercle. Cependant, cette méthode présente un inconvénient majeur : elle engendre un enlèvement de matière non uniforme. De plus, la meule ne permet pas de rectifier la totalité de la surface de la dent.
Les avantages d'un engrenage hypoïde par rapport à un engrenage conique à denture spirale incluent un rapport de contact et un couple de transmission supérieurs. Ces engrenages sont principalement utilisés dans les systèmes de transmission automobile, où le rapport d'une seule paire d'engrenages hypoïdes est maximal. L'engrenage hypoïde peut être traité thermiquement pour accroître sa durabilité et réduire le frottement, ce qui en fait un choix idéal pour les applications où la vitesse et l'efficacité sont primordiales.
La même technique utilisée pour les engrenages coniques à denture spirale peut également être employée pour les engrenages coniques hypoïdes. Ce procédé d'usinage consiste en une ébauche en deux passes suivie d'une finition en une seule passe. Le diamètre primitif des engrenages hypoïdes peut atteindre 2 500 mm. Il est possible de combiner les opérations d'ébauche et de finition avec le même outil de coupe, mais l'usinage en deux passes est recommandé pour les engrenages hypoïdes.
Les avantages des engrenages hypoïdes par rapport aux engrenages coniques à denture spirale résident principalement dans leur précision. Un engrenage hypoïde, avec un jeu angulaire de seulement trois minutes d'arc, est plus efficace qu'un engrenage conique à denture spirale nécessitant un jeu angulaire de six minutes d'arc. De ce fait, les engrenages hypoïdes constituent un choix plus judicieux sur le marché du contrôle de mouvement. Cependant, certains estiment qu'ils ne sont pas adaptés aux assemblages automobiles.
Les engrenages hypoïdes présentent une forme unique : un cône dont les dents ne sont pas parallèles. Leur surface primitive se compose de deux surfaces : une surface conique et une surface de révolution à contact linéaire. Un cône inscrit remplace couramment la surface de contact linéaire des engrenages hypoïdes coniques ; il présente des contacts ponctuels au lieu de lignes. Développés au début des années 1920, les engrenages hypoïdes coniques sont encore utilisés dans les transmissions de poids lourds. Leur popularité croissante les amène également à être de plus en plus utilisés dans les secteurs de la transmission de puissance industrielle et du contrôle de mouvement.

Engrenages coniques à spirale droite

Il existe de nombreuses différences entre les engrenages coniques à denture spirale et les engrenages coniques classiques. Les engrenages coniques à denture spirale sont toujours bombés et jamais conjugués, ce qui limite la répartition des contraintes de contact. La forme hélicoïdale de l'engrenage conique, ainsi que sa longueur, sont également des facteurs de conception importants. Cette forme hélicoïdale présente de nombreux avantages, dont voici quelques exemples.
Les engrenages coniques à denture spirale sont généralement disponibles avec des pas allant de 1,5 à 2 500 mm. Ils offrent un rendement élevé et se déclinent dans une vaste gamme de combinaisons de denture et de module. Extrêmement précis et durables, ils présentent également de faibles angles d'hélice. Ces caractéristiques les rendent idéaux pour les applications de précision. Cependant, certains engrenages ne conviennent pas à toutes les applications. Il est donc important de bien définir vos besoins avant tout achat.
Comparativement aux engrenages hélicoïdaux, les engrenages coniques droits sont plus faciles à fabriquer. La première méthode de fabrication consistait à utiliser une raboteuse à tête d'indexage. Cependant, grâce au développement de procédés de fabrication modernes tels que les systèmes Revacycle et Coniflex, les fabricants ont pu produire ces engrenages plus efficacement. Certains de ces engrenages sont utilisés dans les réveils mécaniques, les machines à laver et les tournevis. Toutefois, ils sont particulièrement bruyants et ne conviennent pas à un usage automobile.
L'engrenage conique droit est le type d'engrenage conique le plus courant, tandis que l'engrenage conique à denture hélicoïdale possède des dents concaves. Cette conception incurvée génère un couple et une poussée axiale supérieurs à ceux d'un engrenage conique droit. Les dents droites augmentent le risque de casse et de surchauffe du matériel et sont plus fragiles. Les engrenages coniques à denture hélicoïdale sont également plus durables et ont une durée de vie supérieure à celle des engrenages à denture hélicoïdale.
Les engrenages coniques à denture hélicoïdale et hypoïde sont utilisés pour les applications à vitesse périphérique élevée et nécessitent un frottement très faible. Ils sont recommandés pour les applications où le niveau sonore est un critère essentiel. Les engrenages hypoïdes conviennent aux applications nécessitant un couple élevé, bien que leur conception hélicoïdale soit moins efficace pour le freinage. C'est pourquoi les engrenages coniques à denture hélicoïdale et hypoïdes sont généralement plus chers. Si vous envisagez d'acheter un nouvel engrenage, il est important de bien choisir celui qui conviendra à votre application.
Les engrenages coniques à denture spirale sont plus chers et leur conception est plus complexe que celle des engrenages coniques classiques. Cependant, ils présentent l'avantage d'être plus simples à fabriquer et sont moins susceptibles de générer des bruits et des vibrations excessifs. Ils comportent également moins de dents à rectifier, ce qui les rend moins bruyants. Le principal atout de cette conception réside dans sa simplicité : ils peuvent être produits par paires, ce qui permet de réaliser des économies de temps et d'argent.
Dans la plupart des applications, les engrenages coniques à denture spirale présentent des avantages par rapport aux engrenages à denture droite. Ils répartissent mieux la charge sur les dents et supportent une charge plus importante sans fatigue de surface. L'angle d'hélice influe également sur la poussée axiale. Il est possible de réaliser un engrenage conique à denture spirale droite à deux axes, mais la différence réside dans la poussée appliquée à chaque dent. Outre sa robustesse, l'angle d'hélice offre le même rendement qu'un engrenage à denture spirale droite.

Engrenages hypoïdes

Les réducteurs hypoïdes sont principalement utilisés dans l'industrie automobile. On les trouve généralement sur les essieux arrière des voitures particulières. Leur nom provient de l'angle d'hélice gauche du pignon et de l'angle d'hélice droite de la couronne. Les engrenages hypoïdes bénéficient également d'un centre de gravité décentré, ce qui réduit l'espace intérieur des véhicules. Ils sont aussi utilisés dans les poids lourds et les autobus, où ils permettent d'améliorer le rendement énergétique.
Les engrenages hypoïdes et coniques à denture spirale peuvent être fabriqués par taillage par fraise-mère, un procédé qui produit des pièces de haute précision aux surfaces lisses. Ce procédé permet d'obtenir des flancs précis et des profils de dépouille prédéfinis. Il améliore également la résistance mécanique des engrenages de 15 à 20%. De plus, il permet de réduire le bruit et d'améliorer le rendement mécanique. Dans les applications industrielles, les engrenages hypoïdes sont idéaux pour garantir un fonctionnement silencieux.
La conception conjuguée permet la fabrication d'engrenages hypoïdes à profil bombé. Cette caractéristique rend l'engrenage insensible aux imprécisions du carter et aux déformations dues à la charge. De plus, le bombage permet d'ajuster les courses de fonctionnement pour obtenir les résultats souhaités. Ces avantages font des engrenages hypoïdes une solution intéressante pour de nombreux secteurs industriels. Quels sont donc les avantages des engrenages hypoïdes dans les engrenages hélicoïdaux ?
La conception d'un engrenage hypoïde est similaire à celle d'un engrenage conique classique. Ses surfaces primitives sont hyperboliques, et non coniques, et ses dents sont hélicoïdales. Cette configuration permet également d'utiliser un pignon de plus grand diamètre qu'un pignon conique équivalent. La conception globale de l'engrenage hypoïde autorise des arbres de grand diamètre et un pignon de grande taille. On peut le considérer comme un hybride entre un engrenage conique et une vis sans fin.
Dans les véhicules de tourisme, les engrenages hypoïdes sont quasiment omniprésents. Leur fonctionnement plus souple, la résistance accrue du pignon et leur poids réduit en font un choix privilégié pour de nombreuses applications. De plus, une carrosserie plus basse contribue à abaisser le véhicule. Ces avantages ont incité tous les grands constructeurs automobiles à adopter les essieux moteurs hypoïdes. Il convient de noter qu'ils sont moins efficaces que les engrenages coniques.
La caractéristique fondamentale d'un engrenage hypoïde est le contact linéaire maintenu sur toute la surface d'engrènement. Autrement dit, si un pignon et une couronne tournent d'un angle donné, le contact linéaire est conservé sur toute leur surface d'engrènement. Le rapport de transmission résultant est égal à l'incrément angulaire du pignon et de la couronne. C'est pourquoi les engrenages hypoïdes sont également appelés engrenages hélicoïdaux.

editor by CX 2023-05-10