Gleasonengrenages coniques à spiraleLes engrenages Gleason sont un type spécialisé d'engrenages coniques conçus pour transmettre la puissance entre des arbres se croisant, généralement à un angle de 90 degrés. Le système Gleason se distingue par la géométrie unique de ses dents et son procédé de fabrication, qui garantissent un mouvement fluide, une capacité de couple élevée et un fonctionnement silencieux. Ces engrenages sont largement utilisés dans les transmissions automobiles, industrielles et aérospatiales où la fiabilité et la précision sont essentielles.
Le système de Gleason a été développé pour améliorer les scores de Gleason et de Gleason.engrenages coniques ZerolL'introduction d'une dent incurvée en spirale permet un engagement progressif des dents, réduisant considérablement le bruit et les vibrations tout en autorisant des vitesses de rotation et une capacité de charge plus élevées. Cette conception améliore également le rapport de contact et la résistance de surface, garantissant une transmission de puissance efficace sous des charges importantes ou dynamiques.
Chaque paire d'engrenages coniques à denture spirale Gleason se compose d'un pignon et d'une roue dentée, fabriqués avec une géométrie parfaitement adaptée. Le processus de fabrication est hautement spécialisé. Il débute par le forgeage ou le moulage de précision d'ébauches en acier allié, tel que le 18CrNiMo7-6, suivi d'un ébauche par usinage, taillage par fraise-mère ou façonnage pour obtenir la forme initiale de l'engrenage. Des méthodes avancées comme l'usinage 5 axes, le taillage par rotation et la coupe dure garantissent une grande précision dimensionnelle et un état de surface optimal. Après un traitement thermique tel que la cémentation (58–60 HRC), les engrenages sont rodés ou rectifiés pour obtenir un engrènement parfait entre le pignon et la roue dentée.
La géométrie des engrenages coniques à denture spirale Gleason est définie par plusieurs paramètres critiques : l’angle de spirale, l’angle de pression, la distance primitive et la largeur de la face. Ces paramètres sont calculés avec précision afin de garantir des contacts de dents et une répartition de charge optimaux. Lors du contrôle final, des outils tels que la machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) et l’analyse des contacts de dents (ACD) vérifient que l’engrenage répond aux exigences de la norme DIN 6 ou ISO 1328-1.
En fonctionnement, la spirale de Gleasonengrenages coniquesCes engrenages offrent un rendement élevé et une performance stable même dans des conditions exigeantes. Leurs dents incurvées assurent un contact continu, réduisant ainsi la concentration des contraintes et l'usure. Ils sont donc parfaitement adaptés aux différentiels automobiles, aux boîtes de vitesses de camions, aux engins lourds, aux systèmes de propulsion marine et aux outils électriques. De plus, la possibilité de personnaliser la géométrie des dents et l'entraxe de montage permet aux ingénieurs d'optimiser la conception en fonction des contraintes spécifiques de couple, de vitesse et d'espace.
Engrenage conique à denture spirale de type Gleason — tableau de calcul principal
| Article | Formule / Expression | Variables / Notes |
|---|---|---|
| Paramètres d'entrée | (z_1,\ z_2,\ m_n,\ \alpha_n,\ \Sigma,\ b,\ T) | dents de pignon/engrenage (z); module normal (m_n); angle de pression normal (\alpha_n); angle d'arbre (\Sigma); largeur de face (b); couple transmis (T). |
| Diamètre de référence (moyen) | (d_i = z_i , m_n) | i = 1 (pignon), 2 (engrenage). Diamètre moyen/de référence dans la section normale. |
| Angles de tangage (cône) | (\delta_1,\ \delta_2) tels que (\delta_1+\delta_2=\Sigma) et (\dfrac{\sin\delta_1}{d_1}=\dfrac{\sin\delta_2}{d_2}) | Déterminer les angles du cône compatibles avec les proportions des dents et l'angle de l'arbre. |
| Distance du cône (distance entre le sommet du tangage et le sommet du tangage) | (R = \dfrac{d_1}{2\sin\delta_1} = \dfrac{d_2}{2\sin\delta_2}) | Distance entre le sommet du cône et le cercle primitif mesurée le long de la génératrice. |
| Pas circulaire (normal) | (p_n = \pi m_n) | Pas linéaire dans la section normale. |
| Module transversal (approx.) | (m_t = \dfrac{m_n}{\cos\beta_n}) | (\beta_n) = angle de spirale normal ; se transforme entre les sections normales et transversales selon les besoins. |
| Angle de spirale (relation moyenne/transversale) | (\tan\beta_t = \tan\beta_n \cos\delta_m) | (\delta_m) = angle moyen du cône ; utiliser des transformations entre les angles normaux, transversaux et spiraux moyens. |
| Recommandation concernant la largeur du visage | (b = k_b , m_n) | (k_b) généralement choisi entre 8 et 20 en fonction de la taille et de l'application ; consulter les pratiques de conception pour la valeur exacte. |
| Addendum (moyen) | (a ≈ m_n) | Approximation standard de l'addendum en pleine profondeur ; utiliser des tables de proportions dentaires exactes pour des valeurs précises. |
| diamètre extérieur (extrémité) | (d_{o,i} = d_i + 2a) | i = 1,2 |
| diamètre de la racine | (d_{f,i} = d_i – 2h_f) | (h_f) = dedendum (à partir des proportions du système d'engrenages). |
| Épaisseur circulaire de la dent (approx.) | (s ≈ π m_n/2) | Pour la géométrie des biseaux, utilisez l'épaisseur corrigée des tableaux de dents pour plus de précision. |
| Force tangentielle au cercle de tangage | (F_t = \dfrac{2T}{d_p}) | (T) = couple ; (d_p) = diamètre primitif (utiliser des unités cohérentes). |
| Contrainte de flexion (simplifiée) | (\sigma_b = \dfrac{F_t \cdot K_O \cdot K_V}{b \cdot m_n \cdot Y}) | (K_O) = facteur de surcharge, (K_V) = facteur dynamique, (Y) = facteur de forme (géométrie de flexion). Utiliser l'équation de flexion AGMA/ISO complète pour la conception. |
| Contrainte de contact (type Hertz, simplifiée) | (\sigma_H = C_H \sqrt{\dfrac{F_t}{d_p , b} \cdot \dfrac{1}{\frac{1-\nu_1^2}{E_1}+\frac{1-\nu_2^2}{E_2}}}) | (C_H) constante géométrique, (E_i,\nu_i) modules d'élasticité et coefficients de Poisson du matériau. Utiliser les équations complètes de contrainte de contact pour la vérification. |
| Rapport de contact (général) | (\varepsilon = \dfrac{\text{arc d'action}}{\text{hauteur de base}}) | Pour les engrenages coniques, le calcul s'effectue à l'aide de la géométrie du cône primitif et de l'angle de spirale ; généralement évalués avec des tables ou des logiciels de conception d'engrenages. |
| nombre virtuel de dents | (z_v \approx \dfrac{d}{m_t}) | Utile pour les contrôles de contact/contre-dépouille ; (m_t) = module transversal. |
| Vérification des dents minimales / contre-dépouille | Utiliser un état minimal des dents en fonction de l'angle de spirale, de l'angle de pression et des proportions des dents. | Si (z) est inférieur au minimum, une contre-dépouille ou un outillage spécial est nécessaire. |
| Réglages machine/découpeuse (étape de conception) | Déterminer les angles de la tête de coupe, la rotation du berceau et l'indexage à partir de la géométrie du système d'engrenages | Ces réglages sont dérivés de la géométrie des engrenages et du système de coupe ; suivez la procédure machine/outillage. |
Les technologies de production modernes, telles que les machines à tailler et à rectifier les engrenages coniques à commande numérique, garantissent une qualité constante et l'interchangeabilité des pièces. L'intégration de la conception assistée par ordinateur (CAO) et de la simulation permet aux fabricants d'effectuer une rétro-ingénierie et des tests virtuels avant la production. Ceci réduit les délais et les coûts tout en améliorant la précision et la fiabilité.
En résumé, les engrenages coniques à denture spirale Gleason offrent une combinaison idéale de géométrie avancée, de robustesse des matériaux et de précision de fabrication. Leur capacité à assurer une transmission de puissance fluide, efficace et durable en fait un composant indispensable des systèmes d'entraînement modernes. Qu'ils soient utilisés dans les secteurs automobile, industriel ou aérospatial, ces engrenages demeurent une référence en matière de performance mécanique et de mouvement.
Date de publication : 24 octobre 2025