Transmission (mécanique)

Chaîne de transmission

• par pression :
  • accouplement à disque dans le cas d'une rotation ;
  • galets de friction ;
  • traction par corde, cordage, câble sangle ou tirants.
• Par obstacles :
  • transmission par chaîne, courroie synchrone, crémaillère uniquement dans le cas où il s'agit d'éviter tout glissement ;
  • engrenages ;
  • joint de Cardan.
• Par adhérence :
  • roue ;
  • courroie lisse ;
  • embrayage.

Les fluides permettent de transmettre :

• une translation par l'intermédiaire d'un piston ;
• une rotation par l'intermédiaire d'une turbine.

Le fluide peut être :

• compressible et élastique ; c'est le cas des transmissions pneumatiques : air comprimé ou tout autre gaz (par exemple frein pneumatique). Dans ces transmissions, l'élasticité du gaz permet de réaliser des mécanismes cycliques (compression-détente) ;
• incompressible ; hydraulique: eau, huile ou tout autre liquide tel que le liquide de frein (par exemple articulation d'une tractopelle). Dans ce cas, le fluide transmet intégralement les pressions reçues, mais son circuit doit être contrôlé par des joints étanches.

En utilisant l'électromagnétisme : l'accouplement électromagnétique à poudre comprend deux rotors, respectivement sur l’arbre moteur et l’arbre conduit, dont l’un comporte une bobine inductrice ; de la poudre magnétique disposée entre les deux rotors se comporte comme un fluide de viscosité variable en fonction du champ magnétique produit par la bobine. Le couple transmis se règle ainsi par variation de l’intensité du courant d’excitation.

Dans certains cas, l'environnement impose l'utilisation d'organes spécifiques au sein de la transmission :

• accouplement élastique lorsqu'il s'agit d'absorber des chocs ;
• joint de Cardan, joint de Oldham pour transmettre le mouvement entre deux arbres dont l'alignement n'est pas toujours garanti.

Dans le cas d'une transmission de puissance, l'objectif est généralement de limiter les pertes. On définit alors le rendement :

${\displaystyle \eta ={\frac {\mathrm {Travail\;de\;sortie} }{\mathrm {Travail\;d'entr{\acute {e}}e} }}={\frac {E_{s}}{E_{e}}}={\rm {{\frac {Puissance\;de\;sortie}{Puissance\;d'entr{\acute {e}}e}}={\frac {P_{s}}{P_{e}}}}}}$

Un engrenage classique a un rendement supérieur à 95 % (0,95).

On définit le rapport de transmission comme étant le rapport des vitesses du mouvement de sortie sur le mouvement d'entrée ; la plupart du temps, il s'agit d'une loi proportionnelle qui ne dépend pas de la position du mécanisme.

On l'exprime le plus souvent comme une relation sur les vitesses, mais le rapport sur les déplacements est le même :

${\displaystyle R={\rm {\frac {Vitesse\;de\;sortie}{Vitesse\;d'entr{\acute {e}}e}}}}$

il s'agit, le plus souvent d'une transmission du mouvement de rotation. Dans ce cas particulier on obtient :

${\displaystyle R={\frac {N_{s}}{N_{e}}}={\frac {\omega _{s}}{\omega _{e}}}}$

De plus, si on considère la définition des puissances d'entrée et de sortie, à savoir :

${\displaystyle P_{e}=\omega _{e}.C_{e}}$ et ${\displaystyle P_{s}=\omega _{s}.C_{s}}$,

où ${\displaystyle C_{e}}$ est le couple imposé en entrée, on obtient alors une expression du rapport à partir des efforts transmis :

${\displaystyle P_{s}=\eta \cdot P_{e}=\omega _{s}\cdot C_{s}=\eta \cdot \omega _{e}\cdot C_{e}}$,

d'où:

${\displaystyle R={\frac {\omega _{s}}{\omega _{e}}}=\eta {\frac {C_{e}}{C_{s}}}}$

Cela est parfaitement ressenti sur une bicyclette lorsque l'on choisit un rapport plus court, pour gravir une pente par exemple : l'effort à la pédale est moindre, mais la vitesse de rotation du pédalier est plus élevée, pour une même vitesse.

Nacelle d'une éolienne contenant le multiplicateur et la génératrice

Dans de nombreux cas, le rapport de transmission est inférieur à 1 parce que les moteurs tournent à de très grandes fréquences de rotation et développent un couple plutôt faible. Le réducteur a pour rôle d'adapter le couple et la fréquence. Par abus de langage, on nomme ce rapport rapport de réduction ; il se confond alors avec son inverse. Les fabricants de réducteurs donnent souvent la valeur de ce rapport sous la forme 1:d, où d représente la démultiplication.

${\displaystyle R={\frac {1}{d}}}$

Lorsque le rapport est supérieur à 1, on parle de multiplicateur. C'est le cas dans une transmission de bicyclette, mais aussi sur les éoliennes, où la génératrice doit tourner environ 200 fois plus vite que le rotor.

 : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article. Pinault Bigeard, Transmission de puissance, Thiers, Lycée Jean Zay, Académie de Clermont-Ferrand, 18 p., p. 6

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