ARBRES ET MONTAGES

Clavettes carrées

Les clavettes ajustées carrées ou rectangulaires sont les plus répandues. Un chemin de clavette est
usiné dans l’arbre et dans le moyeu. La clavette y est ajustée sur les côtés pour éviter qu’elle ne
W = H), de longueur L H.o o assurent un meilleur équilibre.Taper Lock » (figure 9.6) et le QD (figure 9.7). Lesl’American Gear Manufacturers Association (AGMA 9002-A86)

Un cas spécial de clavette ajustée est la clavette disque ou «
longueur
et en bout d’arbre. La profondeur du chemin de clavette dans l’arbre affaiblit considérablement ce
dernier.

Comme il est indiqué au tableau 9.6, les vis de serrage ne doivent pas servir à transmettre des
couples importants ou assurer des fixations axiales autrement que dans des cas simples et peu
critiques. Un usage adéquat des vis de serrage consiste à maintenir une clavette en place. Dans ce
cas, on place la vis soit directement sur la clavette au travers du moyeu, soit à 90
bien on utilise les deux configurations simultanément (figure 9.14).
Cannelures
W et de hauteur H.H se retrouve sur l’arbre, l’autre moitié étantSAE J 499. Ces cannelures ne se fabriquent plus, sauf pour réparer d’anciennesANSI B92.1 et B92.1-A sont utiliséesSAE J 498 - serration) s’utilisent pour les montages àGéométrie des cannelures carrées
En classe 2 (exécution guidée ou serrée), la cannelure externe est usinée aux mêmes dimensions que
la cannelure interne. Le guidage se fait soit sur le diamètre extérieur ou intérieur de l’arbre ou
encore sur les flancs des cannelures, cette dernière méthode étant la préférée. Le guidage sur les
flancs des cannelures permet d’exploiter au mieux la caractéristique de centrage du moyeu.
L’exécution guidée sert pour les montages et démontages faciles, pas trop fréquents; c’est la plus
commune. L’exécution serrée est réservée aux montages permanents. L’interférence de montage se
retrouve sur les flancs.Dimensions Les cannelures carrées se fabriquent avec 4, 6, 10 ou 16 cannelures tel qu’illustré à la figure 9.15.
Les dimensions
diamètre de l’arbre et du nombre de cannelures. Elles se fabriquent pour des arbres d’une dimension
pouvant atteindre 150 mm et sont disponibles pour remplacement seulement.
Les normes
involute est en fait un engrenage cylindrique d’un angle de pression de 35
Elle est identifiée par une fraction (
qui est toujours 2 fois le numérateur, sert à calculer la saillie
 Calcul
Les cannelures involutes sont taillées avec les mêmes machines que les engrenages, d’où un intérêt
économique supplémentaire qui a milité en leur faveur dans le remplacement des cannelures carrées
qui, elles, exigent des outils et des montages spéciaux pour les fabriquer. Les équations de base pour
dimensionnement des cannelures sont les mêmes que pour les engrenages cylindriques droits. Les
principaux paramètres sont les suivants :

 Z est le nombre de dents dans la cannelure qui peut varier de 6 à 50, D est le diamètre primitifa est la saillie (po), b est le creux (po) (figure 9.16) et P ).rigidité de torsion d’une cannelure carrée ou involute se fait en calculant d’abord la
Résistance en déplacement axial
Lorsqu’une cannelure classe 1 doit accommoder un mouvement axial, il faut exercer une force axiale
F
la cannelure. Des valeurs approximatives de
- pour une cannelure carrée,
- pour une cannelure involute,
- alors que dans le cas d’une cannelure sur billes,
Ces valeurs sont très approximatives et sont valides pour des conditions bien graissées.
Les cannelures à billes sont populaires pour les mécanismes qui doivent transmettre un couple en
même temps qu’un déplacement axial existe. L’avantage des cannelures à billes sur les cannelures
conventionnelles est de procurer un fonctionnement doux en glissement axial, un effort axial
minimal en même temps qu’une résistance maximale à l’usure. La capacité de ces cannelures est
donnée comme un couple admissible pour une distance de glissement donnée et une capacité
statique. Par exemple, une cannelure de 25,4
distance de glissement de 25 000
[9.7]. Leur inconvénient est le coût et le manque de flexibilité vis-à-vis de l’application.
Graissage
Les cannelures à exécution serrée ou guidée ne nécessitent rien de plus que des films d’oxyde, de
graisse et d’humidité absorbés pour leur montage.
Les cannelures libres, dans un environnement bien protégé et bien graissé, une boîte d’engrenages
par exemple, s’accommoderont d’une huile industrielle de viscosité
température, avec un additif antirouille et anti-oxydant. Si les charges en glissement sont élevées, un
additif onctueux pourrait être exigé.
Si la cannelure d’exécution libre est exposée à l’air libre, la prise de force d’un tracteur par exemple,
une graisse adhérente, hydrofuge, avec un additif antirouille, un additif onctueux et possiblement un
lubrifiant solide tel que du graphite ou du MoS
Les cannelures sur billes se graissent comme les roulements. Pour des mouvements rapides et
continus, il faut une circulation d’huile de viscosité adéquate (
chaleur générée. Dans des applications moins exigeantes à vitesse faible, une graisse à roulement est
toute indiquée comme une graisse au lithium de grade ISO 32 jusqu’à ISO 100, selon la2 est recommandé.ISOVG 22 à 68) pour évacuer laNLGI 0 à 2.a pour effectuer ce mouvement. La force Fa doit être reprise par les paliers en amont et en aval deFa sont données comme suit :Fa . T/3;Fa . T/6;Fa . T/60.mm a une capacité typique de 294 N·m pour unem et une capacité de 880 N·m s’il n’y a pas de déplacement axialest le pas diamétral (po-1




Les cannelures constituent un cas particulier des clavettes libres. Il s’agit en fait de plusieurs
clavettes disposées parallèlement et usinées à même l’arbre et le moyeu. Elles possèdent plus de
capacité en couple et assurent un centrage automatique de la charge, d’où un meilleur équilibrage
tout en permettant un mouvement axial.
Initialement, les cannelures reproduisaient exactement une clavette de largeur
Comme le montre la figure 9.15, la moitié de la hauteur
dans le moyeu. Il s’agit de cannelures carrées. Les dimensions des cannelures carrées sont données
par la norme
machines. Les cannelures involutes décrites dans les normes
maintenant. Les cannelures striées (
interférence permanents.
Comme les clavettes, les cannelures se rencontrent en montage libre (classe 1) ou en montage guidé
ou serré (classe 2). En classe 1, un mouvement axial sous charge est permis. Parce que la cannelure
interne est brochée, elle devient la dimension de base et la cannelure externe est usinée avec les jeux
appropriés.

Un autre cas particulier des clavettes carrées ou rectangulaires est la clavette libre (figure 9.9). Cette
clavette permet un déplacement axial tout en transmettant un couple. Elle est simple et économique,
mais il faut la graisser pour permettre le déplacement. La capacité en couple se calcule avec la
relation (9.5) où
Goupilles
Les goupilles se divisent en deux catégories : (1) coniques et (2) cylindriques. Les goupilles peuvent
être placées en travers du moyeu et de l’arbre (figure 9.10) ou tangentes à l’arbre (figure 9.11). Le
montage de la figure 9.10 affaiblit l’arbre, mais transmet plus de couple et assure une meilleure
localisation axiale. Le montage par goupille est facile à réaliser car il implique de faire un trou rond.
Pour assurer un montage d’une qualité raisonnable, le trou doit cependant être alésé avec une bonne
précision.
La capacité en couple du montage de la figure 9.10 est égale au moindre de la résistance en
cisaillement de la goupille au joint arbre-moyeu ou de la résistance en compression du matériau de
l’arbre ou du moyeu, soit :
où
rayon de l’arbre,
résistance en compression de moyeu ou de l’arbre. Comme l’équation (9.7) utilise l’aire projetée de
la goupille, on suggère de prendre un facteur de sécurité égal à 2.
La valeur à utiliser pour le diamètre
goupille conique. L’angle du cône étant petit, l’erreur faite en prenant
nominale de la goupille est négligeable.
Une goupille de forme conique peut être fabriquée pour se maintenir dans son trou par serrage. Les
vibrations et les inversions de mouvement tendent cependant à la faire sortir. Les goupilles
cylindriques rainurées de la figure 9.12 veulent pallier à cet inconvénient. Cette goupille rainurée a
été déformée plastiquement à une extrémité de sorte que sa section n’est plus ronde et dépasse
légèrement la section originale. Lorsque cette goupille est insérée dans son trou, les arêtes se
déforment élastiquement et se pressent contre les parois du trou, prévenant le desserrage sous l’effet
des vibrations et des charges variables.
Une autre version est la goupille cylindrique roulée. La goupille roulée est fabriquée à partir d’une
tôle d’acier G 10450 ou d’acier inoxydable type 420 roulée en un cylindre avec une fente axiale.
L’acier utilisé est dans un état durci pour que la goupille ait un effet de ressort. Les deux bouts sont
chanfreinés pour faciliter son insertion dans un trou de diamètre légèrement plus petit que
serrage contre les parois du trou assure la fixation de la goupille.
Les montages à goupille sont surtout utilisés pour des questions de facilité et de coût. Ils restent peu
précis et peu robuste.
Vis pointeau
La vis pointeau est un montage qui assure une fixation aussi bien en rotation qu’en translation. La
figure 9.13 illustre divers types de pointes des vis de serrage. Les pointes à cuvette et en cône
laissent des marques sur les arbres, mais assurent une meilleure prise; la pointe ronde est moins
agressive. La pointe barrée, en s’ancrant dans un trou sur l’arbre, assure une très bonne prise. Le
tableau 9.6 détaille la capacité de retenue des vis de serrage et le diamètre des arbres sur lesquels
leur utilisation est recommandée en fonction de leur grosseur.

Capacité des vis de serrage sur un arbre de 200 BHN ou 15 R

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