Vis sans fin : qu'est-ce que c'est, pièces, caractéristiques, fonctionnement...

Cet article explique ce que sont les vis sans fin (ou vis sans fin) et à quoi elles servent. Ainsi, vous découvrirez les parties d’un ver, les caractéristiques d’un ver et le fonctionnement de ce type de mécanisme.

Qu'est-ce que l'engrenage à vis sans fin ?

La vis sans fin , ou vis sans fin , est un mécanisme qui transmet un mouvement de rotation entre deux pièces dont les axes sont perpendiculaires. C'est-à-dire que la vis sans fin est un type de vis qui sert à transmettre son mouvement de rotation à une roue dont l'axe est perpendiculaire à la vis.

Dans une vis sans fin, la vis a une denture hélicoïdale et engrène avec une roue dentée droite ou hélicoïdale, c'est donc un engrenage à vis sans fin. Aussi, généralement l'élément moteur de la transmission est la vis, de sorte que la roue est entraînée par la vis.

Dans le mécanisme à vis sans fin, chaque fois que la vis sans fin effectue un tour complet, l'engrenage avance d'une certaine longueur. De cette manière, il est possible de faire tourner une roue dentée dont l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe de rotation de la vis, ainsi, avec ce mécanisme il est possible de changer l'axe de rotation du mouvement rotatif.

De plus, le ver est appelé ver car la transmission est infinie, c'est-à-dire qu'en théorie le mécanisme du ver peut fonctionner en continu sans s'arrêter. Cependant, en pratique ce type de mécanisme présente une limite due à l'usure.

Pièces d'un engrenage à vis sans fin

Le système de vis sans fin est composé de deux parties :

Vis : c'est la pièce motrice du mécanisme à vis sans fin. Autrement dit, le mouvement de la vis entraîne le mouvement de la roue. Normalement, un moteur couplé à l'axe de rotation de la vis révolutionne cette pièce. La denture de la vis est hélicoïdale.
Roue (couronne) : est la partie entraînée du mécanisme à vis sans fin. Les dents de la roue s'emboîtent avec les dents de la vis et, par conséquent, lorsque la vis tourne, un mouvement de rotation est transmis à la roue.

Caractéristiques de l'engrenage à vis sans fin

Les caractéristiques de la vis sans fin sont les suivantes :

Faible rapport de démultiplication : Le mécanisme à vis sans fin agit comme un réducteur de vitesse puisque la vitesse angulaire de la roue est inférieure à la vitesse angulaire de la vis. Le rapport de démultiplication du mécanisme dépend du nombre d'entrées de la vis et du nombre de dents de la roue.
Mécanisme irréversible : généralement le mécanisme de la vis sans fin est irréversible, bien qu'il dépende de l'angle de l'hélice ainsi que d'autres facteurs. C'est pourquoi l'élément moteur est toujours la vis, tandis que l'élément entraîné est la roue.
Usure due aux frottements élevés : l'usure du mécanisme à vis sans fin est importante en raison des frottements entre la vis et la roue. Cette caractéristique du ver provoque une grande perte d’énergie, ce qui signifie que les performances du mécanisme sont faibles.
Coût élevé : le coût du ver est plus élevé que celui des autres types de mécanismes, tant pour l'achat du ver que pour sa maintenance.

Comment fonctionne un engrenage à vis sans fin

Le fonctionnement de la vis sans fin est simple : pour chaque tour effectué par la vis, la roue avance d'un nombre de dents équivalent au nombre d'entrées de la vis. La vitesse de rotation de la roue dépend donc du nombre de dents de la roue et du nombre d'entrées de vis.

De plus, le mécanisme à vis sans fin fonctionne de manière irréversible. C'est-à-dire que normalement la direction de la transmission du mouvement n'est pas réversible, la vis est donc l'élément moteur qui provoque le mouvement de la roue, qui est l'élément entraîné de l'engrenage. Cela est dû à la grande friction entre la vis et la roue. Ces types de vis sans fin sont appelés vis sans fin autobloquantes , car elles empêchent la transmission d'un mouvement de la roue à la vis.

Les vis sans fin ont un autre avantage : elles permettent d'obtenir une réduction de la vitesse de rotation avec très peu d'espace. Pour obtenir un rapport de transmission similaire à celui de l'engrenage à vis sans fin avec un engrenage à deux pignons, il faudrait une roue beaucoup plus grande et prendrait donc beaucoup plus de place.

Dans la vidéo suivante, vous pouvez voir comment s'effectue la transmission du mouvement entre les composants d'un ver.

Formule à vis sans fin

Le nombre de tours de la vis sans fin multiplié par son nombre d'entrées est égal au nombre de tours de la roue multiplié par son nombre de dents. Par conséquent, la formule du ver est la suivante :

$n_1\cdot e_1=n_2 \cdot Z_2$

Où:

$n_1$ est le nombre de tours de vis.
$e_1$ est le nombre d'entrées de boulons.
$n_2$ est le nombre de tours de roue.
$Z_2$ est le nombre de dents de la roue.

Cette expression permet de relier mathématiquement le nombre de tours de vis avec le nombre de tours de roue.

Exemples d'applications de vers

Enfin, nous verrons à quoi sert la vis sans fin avec quelques applications de la vie quotidienne de ce mécanisme.

L'engrenage à vis sans fin est utilisé dans les petits moteurs électriques car il leur permet de passer d'une vitesse élevée et d'un faible couple à une vitesse faible et un couple élevé.
Une autre utilisation du système à vis sans fin concerne les portes automatiques, qui intègrent généralement ce mécanisme pour leur bon fonctionnement.
Certains instruments de musique utilisent également le mécanisme à vis sans fin pour régler la tension des cordes, comme la guitare.
Les voitures sont également généralement équipées d'un engrenage à vis sans fin, en particulier dans le boîtier de direction de la voiture.
Les ascenseurs ou convoyeurs utilisent également le mécanisme sans fin. Ces machines sont utilisées dans de nombreux domaines d'ingénierie.