Arbres de transmission

Il y a deux catégories d’arbre de transmission, soit fixe (ou ‘mort’) ou tournant (ou ‘vivant’).

Les arbres vivants ont donc besoin de roulements pour les supporter. Un bon alignement de ces roulements est important pour ce type d’arbre.
Les arbres morts, par contre, n’ont pas besoin de roulement pour les supporter, car les roulements sont positionnés sur les pièces mobiles.  Les arbres morts sont donc plus faciles à monter et à entretenir.

Arbre vivant, ou arbre d’entraînement

Normalement, on utilise un arbre vivant si on a plusieurs pièces à faire tourner à la même vitesse angulaire et sur un même axe.  S’il faut transférer le mouvement de l’arbre à travers des pièces statiques, il faut utiliser également un arbre vivant. 

Dans le mécanisme ici illustré, l’arbre 1 est solidaire d’une poulie et de deux roues dentées. Le mouvement du moteur (fixé à la structure) est transféré par pignon et chaîne.  Le pignon transfert son mouvement par la chaîne à la roue dentée sur l’arbre vivant 1. Les poulies actionnées par l’arbre vivant 1 entraînent deux courroies (1 et 2) en même temps vers d’autres mécanismes.  La poulie transfert son mouvement à la poulie sur l’arbre no 2 grâce à une courroie (no 2) en uréthane.

Transfert du couple par clavette

Le transfert du couple peut être assuré par le blocage d’une clavette sur l’arbre. Une petite clé (clavette) en métal est coincée dans les rainures existant à la fois sur l’arbre et la pièce désirée (un pignon, une poulie, etc.). L’arbre et la pièce mobile tournent alors comme une seule entité. On trouve ce système sur des arbres de moteur comme le CIM, ainsi qu’à la sortie de certains engrenages comme la boîte ToughBox. Source: www.andymark.com

Plusieurs modèles sont disponibles:

 La clavette standard permet de glisser les pièces sur un arbre pour les aligner, la clavette à talon facilite son insertion et son extraction, et la clavette-disque ne peut pas s’échapper lorsque recouverte par une pièce. 
Vous pouvez acheter des arbres et des pièces avec les rainures déjà usinées.  Assurez vous que leurs tailles soient compatibles. 

Transfert du couple par goupille

Les goupilles sont des pièces cylindriques de longueurs et diamètres variés, en acier avec une certaine élasticité. Une fente sur le côté leur permet de se déformer légèrement quand elles sont insérées dans un trou. La goupille entre dans un trou créé sur la pièce et l’arbre. 
Pour vous assurer que la goupille entre dans le trou sans trop de difficulté, il est important de percer le trou dans la pièce et l’arbre en même temps.

Une fois que la pièce est installée sur l’arbre, des goupilles élastiques ne permettent aucun ajustement latéral.  Il est donc important de vous assurer que la pièce est au bon endroit avant de la fixer. 

Transfert du couple par cannelure 

Si un arbre a un profil avec des crêtes ou des dents, on l’appelle un arbre cannelé.  Une pièce creuse du même profil peut glisser dessus sans difficulté, ce qui permet des ajustements faciles, tout en transférant le couple entre les pièces.
Les arbres cannelés demandent de la quincaillerie spécialisée. On ne peut pas les supporter avec des roulements circulaires. Les pièces requises pour ces systèmes sont disponibles chez les fournisseurs usuels de pièces robotiques. 

Source: www.andymark.com 

En compétition FIRST, beaucoup d’équipes utilisent des arbres hexagonaux comme arbres vivants. 

Transfert du couple par composé adhésif

Un composé de freinage est une colle spéciale pour pièces mécaniques. Souvent utilisé pour tenir des roulements ou des clavettes en place dans les rainures ou pour des composantes sur des arbres cannelés, on peut aussi utiliser ces composés pour tenir une pièce sur un arbre quand les deux sont trop petits pour les autres systèmes de fixation.
Cette option ne doit être utilisée que lorsque vraiment nécessaire et pour un couple qui n’est pas fort. Cela ne veut pas dire qu’il faut l’éviter pour des pièces qui tournent à haute vitesse. Habituellement, un moteur qui tourne à grande vitesse n’a pas assez de couple pour casser l’adhésif.

Transfert du couple par vis de pression 

Une vis de pression entre dans le trou taraudé d’une pièce désigné à cet effet. Elles sont très faciles à installer et à enlever, mais leur taille minuscule les rend faciles à perdre! 

www.andymark.com

Comme leur action s’exprime principalement par frottement, elles ne sont pas idéales pour transmettre un couple élevé, à moins que l’arbre ne soit modifié lui aussi avec un petit trou ou une surface plate pour que la vis ait une bonne prise. 
Les vis de pression sont généralement utilisées pour empêcher qu’une pièce ne glisse le long de l’arbre.  Elles sont souvent installées sur une clavette pour éviter que cette dernière ne s’échappe.
Note: Il est possible que la vis abîme l’arbre; ce qui peut rendre difficile le retrait de la pièce par la suite.

Arbre mort, ou fixe

Les arbres morts ou fixes sont des arbres statiques; ils ne tournent pas et ils sont là pour supporter des pièces mobiles qu’on attache dessus. Si on veut que plusieurs pièces tournent en même temps sur un tel arbre, il faut les attacher ensemble directement.  Le couple sera donc transféré à l’aide d’un moyeu ou des vis.

La base pilotable fournie dans le kit de pièces (ci-contre la base AndyMark 2013 pour fins d’illustration) utilise de longs boulons comme arbres morts.  Les roues motrices sont munies de roues dentées vissées et actionnées par chaîne. Les roues tournent avec leurs propres roulements sur les arbres fixes. 

Les ensembles mobiles doivent être supportés par un roulement de part et d’autre. Habituellement, on utilise deux roulements, mais parfois une bague longue suffit pour les ensembles qui ne supportent pas beaucoup de charge.

Voici comment attacher plusieurs pièces mobiles ensemble.  L’arbre n’est par illustré; il s’installera dans l’axe de l’ensemble.

Choix d’arbre de transmission

Le choix du système dépend de la nature du mécanisme à construire et de l’expérience de l’équipe, entre autres.