Qu'est-ce qu'un arbre à engrenages?
Dans leur forme la plus essentielle, les engrenages sont des dispositifs ronds et dentés permettant de convertir le régime du moteur en couple. Les engrenages sont montés sur un arbre d’engrenage ou en font partie. Un grand nombre des engrenages les plus courants auront un trou au centre, connu sous le nom d'alésage, à travers lequel l'arbre de pignon est monté. Lorsque l'arbre de l'engrenage est en rotation, l'engrenage tourne également.
Essentiellement, l’arbre de transmission est l’axe de la transmission, fournissant la rotation qui permet à une transmission de s’engager et de tourner avec une autre. Le processus est souvent appelé réduction de vitesse et est essentiel au transfert de la puissance du moteur au mécanisme d'entraînement. La conversion de la vitesse du moteur en couple est ce qui fournit la force motrice alimentant, par exemple, les roues d’une automobile. Grâce aux engrenages et aux arbres d'une transmission automobile, le moteur peut fonctionner à une vitesse constante, tandis que les roues automobiles peuvent fonctionner plus vite ou plus lentement, voire en marche arrière, en utilisant les mêmes sens de rotation et la même vitesse de rotation.
Le volant du moteur automobile ordinaire est relié à un arbre à engrenages portant un certain nombre d'engrenages de tailles différentes. Par le mouvement horizontal de l'arbre à engrenages, ces engrenages principaux sont en prise avec et dégagés d'autres engrenages plus grands et plus petits, également montés sur des arbres à engrenages. De même, l’arbre d’entraînement, qui transmet la puissance des engrenages d’une transmission automobile à l’essieu et aux roues motrices, est un exemple très courant d’arbre de transmission.
Les arbres à engrenages peuvent également contenir des dents intégrées dans l'arbre, devenant ainsi un engrenage d'arbre. De tels arbres à engrenages avec un engrenage à chaque extrémité sont appelés engrenages d'arbres se croisant. Les engrenages coniques et les engrenages en spirale se croisent entre les engrenages d'arbre. Un rotor d'hélicoptère est un bon exemple de ce type de transmission. Un engrenage vertical se croisant du moteur engage un ou plusieurs engrenages horizontaux pour faire tourner les rotors.
Le principe identique s'applique pour une automobile. L'arbre d'entraînement est souvent un arbre d'engrenage à l'extrémité de la transmission et un engrenage d'arbre se croisant à l'extrémité du différentiel. Cette configuration permet de convertir le mouvement vertical en mouvement horizontal.
Certains types d’arbres d’entraînement sont les arbres excentriques, les arbres d’accouplement, les arbres cannelés et les arbres à clavette. Les arbres d’engrenages utilisés dans les applications les plus exigeantes seront très probablement en métal robuste. Les autres matériaux utilisés pour la fabrication des arbres d’engrenage sont le cuivre, l’aluminium et le plastique. L'arbre de transmission d'origine, généralement utilisé avec la meule médiévale, était en bois.