Précision vis sans fin et roue dentée Conçu pour l'industrie coréenne.
Korea Ever-Power Worm And Worm Wheel Co., Ltd fabrique un catalogue complet de composants d'entraînement à vis sans fin — des micro-modules de Ø5 mm aux roues à vis sans fin industrielles de Ø300 mm — expédiés depuis Ansan aux équipementiers de Corée, du Japon et d'Asie du Sud-Est depuis 2015.
Que sont exactement les engrenages à vis sans fin ?
Un engrenage à vis sans fin est une transmission de puissance à angle droit où un arbre cylindrique fileté (la vis sans fin) entraîne une roue dentée dont les dents sont disposées obliquement sur sa circonférence. Chaque tour de la vis sans fin fait avancer la roue d'une dent ; ainsi, un engrenage à vis sans fin à un seul pas, associé à une roue de 40 dents, offre une réduction de 40:1 en un seul étage compact. Aucun autre système d'engrenage à arbres parallèles n'atteint une telle densité de rapports dans un encombrement aussi réduit. Les principaux composants d'un engrenage à vis sans fin se limitent à deux pièces : l'arbre de la vis sans fin côté entrée et la roue dentée côté sortie.
Deux caractéristiques distinguent ce type de transmission. Premièrement, la vis sans fin peut entraîner la roue librement, mais la roue – dans la plupart des configurations à faible pas – ne peut pas entraîner la vis sans fin en sens inverse. Ce comportement autobloquant explique l'utilisation de ces transmissions dans les palans, les ascenseurs, les positionneurs d'antennes et les convoyeurs, où la charge doit rester en place même en cas de coupure de courant. Deuxièmement, le contact entre les dents est un contact glissant, ce qui garantit un fonctionnement silencieux et un amortissement des vibrations. C'est également pourquoi le choix du lubrifiant est plus crucial ici que pour un engrenage droit. La compréhension des vis sans fin et des roues dentées repose sur ce constat fondamental : le contact glissant, et non le contact de roulement, régit l'ensemble du comportement de la transmission.
Note terminologique : les termes « entraînement à vis sans fin » et « engrenage à vis sans fin » sont utilisés indifféremment en ingénierie, tandis que « réducteur à vis sans fin » désigne un ensemble complet étanche comprenant la roue dentée et la vis sans fin, le carter, les roulements et les rallonges d’arbre. Notre catalogue propose ces trois catégories : composants séparés, réducteurs complets et réducteurs prêts à l’emploi pour moteurs. Les équipementiers coréens peuvent ainsi choisir le niveau d’intégration adapté à leur chaîne de montage.
Anatomie en bref
Survolez les zones numérotées de la photo pour afficher le nom de chaque élément. Les quatre légendes correspondent aux éléments les plus fréquemment mal identifiés sur les schémas de première année, notamment l'angle d'attaque, représenté sur la vis sans fin mais mesuré comme la pente de la spirale par rapport au plan radial de l'arbre.
La propriété à verrouillage automatique
Un angle d'attaque faible (inférieur à environ 5°) génère un frottement statique suffisamment important pour empêcher la roue d'entraîner la vis sans fin en sens inverse. Il s'agit d'une mesure de sécurité pour les ponts élévateurs et d'un compromis technique pour optimiser le rendement des transmissions : il est généralement impossible de combiner les deux.
Engrenages à vis sans fin sans gorge, à gorge simple et à double gorge.
Trois géométries – les différents types d'engrenages à vis sans fin les plus couramment utilisés – couvrent la quasi-totalité des transmissions en service aujourd'hui : sans gorge, à gorge simple et à double gorge. Le choix entre elles dépend principalement du degré d'enroulement des dents de la roue autour de la vis sans fin ; un enroulement plus important signifie un plus grand nombre de paires de dents en contact à un instant donné, ce qui augmente la capacité de charge au prix d'une complexité d'usinage accrue. Une règle générale que nous donnons à nos nouveaux clients coréens : privilégiez un engrenage sans gorge pour les transmissions légères où le coût est un facteur déterminant, un engrenage à gorge simple pour les applications industrielles (80 %) et un engrenage à double gorge uniquement lorsque la densité de couple est le critère essentiel.
Engrenages à vis sans fin sans gorge
Engrenage par vis sans fin cylindrique et roue cylindrique : la face de la roue est à coupe droite, sans gorge autour de la vis sans fin. Seules une ou deux dents s’engrènent simultanément, ce qui explique la plus faible capacité de charge des trois types d’engrenages. En revanche, l’outillage est simple et le remplacement des roues est aisé.
Applications typiques : indexation légère, entraînements d’instruments, électronique de bureau
Engrenages à vis sans fin à simple gorge
La vis sans fin reste cylindrique, mais la roue dentée est taillée par fraise-mère et présente une gorge concave qui l'enveloppe partiellement. Trois à quatre dents sont en prise simultanément ; le contact se fait par une courte ligne plutôt que par un point. C'est le type d'engrenage à vis sans fin le plus courant dans les réducteurs industriels, les systèmes de levage et les applications d'axe en C des machines-outils.
Exemples typiques : réducteurs industriels, entraînements de levage, axes C CNC
Engrenages à vis sans fin à double gorge (à double enveloppe)
La vis sans fin et la roue dentée sont toutes deux à gorge : la vis sans fin adopte une forme de sablier qui épouse la denture de la roue. Six à huit dents s'engrènent simultanément. La capacité de charge par unité de volume est deux à trois fois supérieure à celle d'un jeu de dents à gorge simple. En contrepartie, l'usinage exige une fraise-mère spécifique pour chaque rapport de réduction, ce qui augmente les délais et le coût unitaire.
Applications typiques : palans lourds, applications militaires, servomoteurs à couple élevéComment fonctionnent les engrenages à vis sans fin — étape par étape.
Le réducteur à vis sans fin transforme la rotation d'entrée sur l'arbre en une rotation de sortie plus lente, mais à couple plus élevé, sur la roue dentée. L'angle de 90° entre les axes de la vis et de la roue permet également d'inverser le sens de rotation de l'arbre en une seule étape. L'explication détaillée en cinq étapes ci-dessous est celle que notre bureau d'études utilise en atelier lorsqu'un nouveau client coréen s'interroge sur le fonctionnement pratique des engrenages à vis sans fin.
Entrée au niveau de la vis sans fin
Le moteur, le volant ou l'engrenage en amont fait tourner la vis sans fin à son régime nominal — généralement de 500 à 3000 tr/min pour les entraînements industriels.
Le filetage s'engage dans la dent de la roue
Chaque rotation de la vis sans fin fait avancer d'une dent la roue dentée pour une vis sans fin à un seul tour, de deux dents pour une vis sans fin à double tour, et ainsi de suite.
Le contact glissant transfère la force
Le contact entre le flanc de la vis sans fin et la dent de la roue est principalement un glissement, c'est pourquoi une roue à vis sans fin nécessite une enveloppe de lubrifiant dédiée — et non la même huile qu'un réducteur à engrenages droits.
Multiplication du couple à la roue
Le couple de sortie est approximativement proportionnel au rapport de réduction moins les pertes par frottement. Un réducteur 40:1 avec un rendement de 85 % (%) délivre 34 fois le couple d'entrée à la roue.
Le système autobloquant maintient la charge
Lorsque l'alimentation électrique est coupée, une vis sans fin à faible pas ne peut pas être entraînée en sens inverse par la charge sur la roue — l'entraînement maintient sa position sans frein.
Rapport de transmission à vis sans fin et calcul
Le rapport de réduction de la vis sans fin est déterminé par une simple équation : rapport de réduction = nombre de dents de la roue dentée ÷ nombre de filets de la vis sans fin. Essayez le calculateur en direct ci-dessous : modifiez l’une ou l’autre valeur et la réduction se met à jour instantanément. Les ingénieurs l’utilisent souvent pour vérifier la cohérence d’un devis avant de concevoir le carter.
Les deux moitiés de tout ensemble d'engrenages à vis sans fin.
Chaque variateur de ce type, quel que soit le fabricant ou sa taille, se résume à deux composants mécaniques : la vis sans fin (également appelée arbre à vis sans fin ou vis d'entraînement) et la roue dentée (également appelée engrenage à vis sans fin). Le choix judicieux de ces deux éléments est crucial lors de la conception ; dimensionner l'un sans l'autre engendre presque systématiquement un variateur bruyant ou à l'usure prématurée. Une règle d'or de notre bureau d'études : spécifier d'abord la roue (matériau, nombre de dents, classe de précision), puis déduire la géométrie de la vis sans fin de ces spécifications, et non l'inverse. Cette approche permet de conserver la roue – la pièce d'usure – aux dimensions standard du catalogue, ce qui réduit de moitié le délai de remplacement pendant la durée de vie du variateur.
01Le ver (tige du ver)
Un arbre cylindrique usiné avec un, deux, trois ou quatre filets hélicoïdaux (appelés « pas »). Le nombre de pas, associé au nombre de dents de la roue, détermine le rapport de filetage. L'acier allié trempé (SCM415, 20CrMnTi) est utilisé de série pour l'arbre, car le contact de glissement exige une surface dure afin d'éviter le grippage.
- MatérielSCM415 / 20CrMnTi
- Dureté58–62 HRC (cas)
- Départs disponibles1, 2, 3, 4
- Finition de surfaceRa 0,4 µm (sol)
02La roue à vis sans fin
La roue menée possède des dents obliques qui s'emboîtent dans l'hélice de la vis sans fin. Le bronze est le matériau traditionnel pour les roues car il est plus tendre que la vis sans fin trempée ; ce matériau plus tendre absorbe l'usure par frottement, ce qui permet de réutiliser l'arbre trempé, coûteux, après plusieurs changements de roue. Les roues en acier allié et en plastique sont également courantes pour des applications spécifiques.
- MatérielBronze à l'étain / Bronze Al-Fe
- Dureté65–90 HB
- nombre de dentsNorme Z20 – Z120
- Niveau de précisionDIN 5 – DIN 7
De quels matériaux sont faits les engrenages à vis sans fin ?
Cinq familles de matériaux couvrent la quasi-totalité des engrenages à vis sans fin en service. La règle d'assemblage suivie par les ingénieurs expérimentés consiste à monter un arbre à vis sans fin dur sur une roue à vis sans fin plus tendre, avec un rapport de dureté d'environ 2:1 entre les deux. La roue plus tendre absorbe le frottement de glissement et s'use de manière préférentielle, protégeant ainsi l'arbre à vis sans fin trempé, plus coûteux, pendant plusieurs cycles de vie de la roue.
| Matériau à vis sans fin et à roue | capacité de charge | résistance à la corrosion | Meilleure adaptation |
|---|---|---|---|
| Roue en bronze à l'étain + vis sans fin en acier allié | Entraînements industriels généraux, machines-outils | ||
| Roue en bronze d'aluminium-fer + vis sans fin SCM415 | Palans, convoyeurs lourds, service 24h/24 et 7j/7 | ||
| Roue en acier inoxydable 316 + vis sans fin en acier inoxydable 304 | Alimentation, produits pharmaceutiques, milieux marins | ||
| Roue en fonte ductile + vis sans fin en acier 40Cr | Entraînements lourds et lents (ciment, mines) | ||
| Roue en nylon PA66 + vis sans fin en POM | Électronique de bureau, micro-instruments |
La longueur des barres représente un score relatif par rapport à l'option la plus performante de la même colonne ; il ne s'agit pas de valeurs d'ingénierie absolues.
Chaque engrenage à vis sans fin de notre catalogue est disponible en standard dans au moins trois de ces combinaisons de matériaux. Les combinaisons sur mesure, hors liste, font l'objet d'un devis personnalisé après étude technique. Pour les productions en grande série, notre bureau d'études métallurgiques peut également se procurer des alliages de bronze sur mesure auprès de fonderies coréennes et japonaises lorsque le cahier des charges exige des nuances non standard.
Méthodes de montage des engrenages à vis sans fin : rainure de clavette, vis de blocage, fente.
Une roue à vis sans fin peut être fixée à son arbre par l'une des trois méthodes de montage standard suivantes : rainure de clavette, vis de blocage ou moyeu fendu. Le choix dépend principalement du couple transmis, de l'accessibilité lors de l'assemblage et de la fréquence de démontage de la roue en service. Les ingénieurs tranchent généralement la question du montage après avoir sélectionné les matériaux ; chacune des trois méthodes décrites ci-dessous répond à une combinaison différente de charge et de facilité d'entretien.
Keyway
Une rainure rectangulaire usinée dans l'arbre et l'alésage de la roue reçoit une clavette en acier adaptée. Cette clavette transmet tout le couple par cisaillement, sans aucun frottement entre l'alésage et l'arbre. Il s'agit de la méthode de montage offrant le couple le plus élevé et la meilleure résistance aux variations de température. Son principal inconvénient : le démontage d'une roue clavetée après des années d'utilisation peut s'avérer difficile si l'alésage est corrodé sur l'arbre.
vis de réglage
Une vis à filetage traversant le moyeu de la roue exerce une pression sur une surface plane usinée dans l'arbre. Le couple est transmis par friction et par l'empreinte de la vis sur la surface plane. Cette méthode est économique et rapide à mettre en œuvre, et le moyeu ne nécessite pas d'usinage coûteux de rainure de clavette ; c'est pourquoi elle est largement utilisée dans les systèmes à vis sans fin pour petits entraînements.
moyeu fendu (collier)
Le moyeu de la roue est fendu radialement et fixé autour de l'arbre par deux ou quatre boulons de serrage. Aucun usinage de l'arbre n'est nécessaire : la roue se positionne uniquement par friction. Le repositionnement est aisé, ce qui fait du montage à moyeu fendu la solution privilégiée pour les prototypes et les machines produites en petite série, où la conception est susceptible d'évoluer. La force de serrage requise implique un diamètre de moyeu plus important ; le montage à moyeu fendu n'est donc pas toujours la solution idéale dans les espaces restreints.
Pourquoi les équipementiers coréens font transiter leurs commandes d'engrenages à vis sans fin par Ansan.
Korea Ever-Power Worm And Worm Wheel Co., Ltd exploite une ligne de production dédiée aux engrenages à vis sans fin et aux roues dentées dans la zone industrielle d'Ansan. Cette usine est spécialisée – elle ne produit ni engrenages droits ni hélicoïdaux – ce qui permet de maintenir un haut niveau d'expertise et de réduire les délais de production entre les différentes tailles disponibles. Quatre éléments distinguent l'usine d'Ansan des grands fournisseurs japonais de premier rang auxquels les acheteurs coréens se réfèrent généralement.
Les articles du catalogue sont expédiés sous 25 jours ouvrables, soit 60 jours de moins que la moyenne japonaise de 8 semaines pour les produits équivalents.
Lots de prototypes à partir de 2 pièces, séries de production à partir de 10 — utile lorsque le client est encore en phase d'itération sur un modèle.
Gamme complète fabriquée en interne ; rectification sur table rotative DIN 5 après traitement thermique sur rectifieuse de profils Reishauer
Rédaction de devis et d'avis en coréen sous 24 heures ouvrables ; prise en charge du japonais et de l'anglais également.
Ever-Power est enregistrée sous le nom de Korea Ever-Power Worm And Worm Wheel Co., Ltd et située à Sandan-ro, Danwon-gu, Ansan-si, Gyeonggi-do. L'atelier de production est certifié ISO 9001:2015 et ses procédures sont conformes à la norme IATF 16949 pour les programmes destinés aux équipementiers automobiles de rang 1. Pour toute question, veuillez contacter le service technique à l'adresse [email protected]. Les plans sont soumis à un accord de confidentialité avant l'envoi de tout devis.
Produits à engrenages à vis sans fin en vedette.
Six produits phares d'engrenages à vis sans fin, présentés ci-dessous, couvrent les catégories les plus expédiées de la gamme Ansan : acier inoxydable pour CNC, acier allié pour l'automobile, duplex pour une précision sans jeu, cylindrique pour l'industrie générale, laiton pour les micro-applications et plastique pour les entraînements d'instruments. Chaque fiche donne accès à la page produit complète, qui comprend un tableau des paramètres, les options de matériaux et les informations de contact.
engrenage à vis sans fin en acier inoxydable
Précision DIN 5 – DIN 7 pour les plateaux rotatifs CNC et les entraînements d'axe C de machines-outils. Acier inoxydable 304/316 pour environnements corrosifs.
Vis sans fin et engrenage en acier allié
Acier inoxydable SCM415 / 20CrMnTi cémenté et rectifié pour les systèmes EPS, EPB et les actionneurs de siège. Conforme à la norme IATF 16949.
Ensemble d'engrenages à vis sans fin duplex
La vis sans fin à décalage axial avec épaisseur de dent variable élimine le jeu de 30 à 40 % par rapport aux jeux de catalogue standard %.
Roue à vis sans fin cylindrique
Paire cylindrique à gorge unique, le cheval de bataille industriel — bronze sur acier pour 80 % d'applications d'entraînement générales.
Roue à vis sans fin et arbre en laiton
Roue en laiton micro-module avec arbre à vis sans fin en acier assorti pour entraînements d'instruments, électronique de bureau et dispositifs médicaux.
Engrenages à vis sans fin en plastique
Roues en POM et PA66 de qualité technique pour des applications silencieuses et à faible charge — équipements de bureau, jouets, biens de consommation.
Là où les engrenages à vis sans fin font leurs preuves.
Les applications courantes des engrenages à vis sans fin sont omniprésentes dans l'industrie : partout où une conception exige une forte réduction dans un encombrement réduit, un fonctionnement silencieux ou la capacité de supporter une charge sans frein. Les quatre secteurs d'activité présentés ci-dessous représentent environ 70 tonnes (%) des réducteurs que nous expédions chaque trimestre depuis Ansan. Outre ces quatre secteurs, nous fournissons également régulièrement des équipements d'imagerie médicale, des systèmes d'éclairage de théâtre, des systèmes d'orientation (lacet et tangage) pour éoliennes, des actionneurs pour suiveurs solaires et des têtes panoramiques/inclinables pour la diffusion professionnelle — autant d'applications où la combinaison d'un rapport de réduction élevé, d'un fonctionnement silencieux et d'une capacité d'autoblocage est inégalée par les autres réducteurs.
Direction assistée électrique, moteurs d'inclinaison des sièges, entraînements d'essuie-glaces, actionneurs de frein de stationnement — la paire 20CrMnTi sur bronze domine ici, généralement de précision DIN 6 avec documentation IATF 16949.
Tables rotatives 5 axes, magasins ATC, entraînements d'axe C sur tours CNC : précision DIN 5 à DIN 7 selon la position. Les dents rectifiées de la roue sont standard pour les plateaux rotatifs.
Les réducteurs à vis sans fin autobloquants maintiennent la charge en cas de coupure de courant, éliminant ainsi le frein séparé nécessaire à un réducteur à engrenages hélicoïdaux. Leur caractéristique principale réside dans leur vis sans fin à un seul pas et à angle d'hélice inférieur à 5°.
Grâce à leur faible vitesse de rotation et à leur fonctionnement silencieux, les engrenages à vis sans fin sont la solution de choix pour les lignes de conditionnement et les convoyeurs alimentaires. L'acier inoxydable est privilégié pour sa compatibilité avec les systèmes de nettoyage à haute pression.
Avantages, limites et lubrification.
Chaque famille d'engrenages présente des compromis. Ces systèmes sont excellents pour certaines applications et totalement inadaptés à d'autres. Le tableau comparatif ci-dessous est celui que notre bureau d'études présente aux concepteurs coréens lors du premier échange de spécifications. Nous recommandons d'examiner attentivement les deux colonnes avant de s'engager sur une conception : la moitié des demandes initiales formulées par « il nous faut un engrenage à vis sans fin » sont en réalité mieux adaptées à un engrenage hélicoïdal ou planétaire. Le leur avouer nous coûte certes une vente à court terme, mais instaure une relation de confiance qui nous assure cinq commandes répétées dans les trois années suivantes.
Avantages des engrenages à vis sans fin
- Réduction importante en une seule étape. De 20:1 à 300:1 sans empiler les étages planétaires.
- Fonction d'autoverrouillage. Maintient la charge sans frein séparé lorsque l'angle d'attaque est inférieur à environ 5°.
- Agencement d'arbre à 90°. Change de direction et réduit la vitesse au sein du même composant.
- Silencieux et fluide. Le contact glissant produit moins de bruit que toute autre solution à arbres parallèles.
- Absorption des chocs. L'interface coulissante fait office d'amortisseur contre les pics de couple cycliques.
- Enveloppe compacte. Le rapport densité/volume est le plus élevé de toutes les familles d'engrenages.
Limites des engrenages à vis sans fin
- Efficacité réduite. Le contact glissant perd 10 à 50 % selon le rapport et la lubrification — bien plus qu'un éperon ou une hélice.
- Génération de chaleur. Le même glissement qui assure un fonctionnement silencieux produit également de la chaleur qui doit être évacuée par l'huile.
- Non réversible (par conception). Le verrouillage automatique est une fonctionnalité, mais cela signifie que la roue ne peut pas entraîner la vis sans fin dans un jeu à faible pas.
- Sensible aux lubrifiants. Les entraînements à vis sans fin nécessitent des huiles pour engrenages spécifiques — l'huile synthétique ISO VG 220 ou 460 est typique ; l'huile hydraulique standard ne suffit pas.
- L'usure des jantes est le facteur limitant leur durée de vie. La roue en bronze plus tendre s'use plus rapidement ; il faut s'attendre à la remplacer une ou deux fois pendant la durée de vie de l'arbre à vis sans fin.
- Coût unitaire par Nm. Pour un même couple de sortie, un étage hélicoïdal est généralement 15 à 30 fois moins cher qu'un entraînement à vis sans fin.
Lubrification des engrenages à vis sans fin en un coup d'œil
Le choix de la lubrification des engrenages à vis sans fin dépend de la température du carter, de la vitesse de rotation de la vis sans fin et de la charge. Le tableau ci-dessous indique la classe ISO VG généralement recommandée par notre bureau d'études pour chaque combinaison ; il s'agit d'un point de départ et non d'une spécification finale. Les entraînements fonctionnant en dehors de ces conditions, ou ceux présentant des cycles de service inhabituels, nécessitent une analyse de lubrification spécifique avant le premier remplissage. Le choix de la classe de viscosité appropriée est le facteur le plus déterminant pour la durée de vie de tout engrenage à vis sans fin : une différence de deux classes différentes peut réduire de moitié la durée de vie prévue des roulements et des flancs.
| température du puisard | Faible charge (≤30 %) | Charge moyenne | Charge lourde (≥80 %) |
|---|---|---|---|
| En dessous de 40 °C | ISO VG 150 | ISO VG 220 | ISO VG 320 |
| 40 – 70 °C | ISO VG 220 | ISO VG 320 | ISO VG 460 |
| 70 – 90 °C | ISO VG 320 | ISO VG 460 | Synthétiseur ISO VG 680 |
| Au-dessus de 90 °C | Synthétiseur ISO VG 460 | Synthétiseur ISO VG 680 | Refroidissement forcé |
Les huiles synthétiques à base de polyalphaoléfine (PAO) ou de polyglycol (PAG) sont recommandées pour les températures de carter supérieures à 70 °C, car les huiles minérales s'oxydent trop rapidement dans cette plage. Les huiles à base de polyglycol offrent un coefficient de frottement légèrement inférieur et peuvent prolonger la durée de vie de 30 à 50 % à haute température, mais elles ne sont pas compatibles avec tous les matériaux d'étanchéité. Consultez notre bureau d'études avant d'utiliser des huiles PAG dans une transmission initialement conçue pour l'huile minérale.
⚠Trois modes de défaillance courants à surveiller
Comprendre les causes des pannes de ces variateurs est essentiel pour concevoir un modèle durable. Les trois modes de défaillance décrits ci-dessous représentent environ 85 % des retours sous garantie de notre clientèle coréenne. Leur détection précoce permet à l'équipe de maintenance de planifier un remplacement programmé plutôt qu'une intervention d'urgence entraînant l'arrêt de la production.
Petites piqûres superficielles dues aux contraintes de contact répétées. Phénomène normal sur une longue durée de vie ; si elles apparaissent prématurément, le moteur est surchargé ou le film lubrifiant est trop mince.
Marques longitudinales dues à un contact momentané métal-métal. Causées par un manque de lubrifiant, une viscosité inadaptée ou une contamination.
Défaillance catastrophique soudaine. Causée par une surcharge due à un choc ou par la fatigue après un fonctionnement prolongé hors des limites de service dimensionnées.
Comment choisir la bonne vis sans fin — en sept questions.
Les sept questions ci-dessous couvrent toutes les informations nécessaires à notre bureau d'études pour établir un devis pour un réducteur à vis sans fin. Veuillez y répondre avant l'envoi du premier courriel ; cela permet généralement de réduire le délai de devis de quatre jours à moins d'un jour.
