Les engrenages en acétal démontrent la performance de la transmission
Un projet de véhicule urbain léger de l'université Bradley montre comment les engrenages en acétal - en particulier les engrenages en résine acétal Delrin® - offrent résistance, robustesse et faible frottement. La solution de conception devait être suffisamment solide pour supporter les contraintes générées par la charge dans les systèmes de transmission du groupe motopropulseur. Elle devait également réduire le bruit et le poids inhérents aux engrenages métalliques.
Remplacer le métal, réduire le poids
Lorsque Martin Morris, professeur de génie mécanique à l'université Bradley, a été chargé de concevoir et de fabriquer un véhicule à zéro émission, le poids a été un élément clé.
Le véhicule urbain léger qu'il a conçu est un véhicule à trois roues, immatriculé comme une moto, qui transporte deux personnes avec des bagages et pèse 430 livres.
Il offre un freinage régénératif, une vitesse maximale de 45 mph et une autonomie de 40 miles.
L'équipe de conception de Bradley affirme que son coût d'utilisation est de 0,6 centime par kilomètre.
Engrenages en acétal contre engrenages en métal
Plusieurs engrenages en acétal utilisés dans la transmission du véhicule ont été fabriqués de manière complexe en Delrin®.
La conception et la fabrication du projet ont été assurées par Winzeler Gear, Harwood Heights, Illinois.
Les engrenages sont soumis à des conditions que les ingénieurs traditionnels auraient pu considérer comme hors limites pour le matériau acétal standard.
Mike Cassata, ingénieur concepteur chez Winzeler Gear, confirme que "la nature haute performance d'un acétal homopolymère peut gérer le couple et la charge, tout en offrant une faible friction et un bruit réduit."
Il ajoute que les engrenages de la transmission planétaire en acétal polyoxyméthylène Delrin® POM doivent résister au couple produit par un moteur de 25 chevaux à 6 000 tr/min.
Développer de nouvelles utilisations pour les POM
L'utilisation réussie du Delrin® pour les engrenages du véhicule urbain léger contribue à remettre en question l'idée reçue selon laquelle le POM est incapable de résister aux conditions difficiles associées aux applications de transmission.
Il n'est pas difficile d'imaginer une exploration plus poussée de ce type d'engrenages dans les transmissions de petits moteurs, tels que ceux des tondeuses à gazon autoportées et des voiturettes de golf.
Ce sera d'ailleurs l'objectif de la prochaine génération d'étudiants en design, qui devront relever le défi de réduire encore le poids et le bruit du véhicule en utilisant davantage de Delrin® dans les engrenages et les boîtiers.
"Alors que le monde change, nous devons remettre en question un grand nombre de nos idées préconçues. Pour innover, nous avons également besoin d'une pensée plus globale, en particulier d'un cerveau droit", a conclu John Winzeler, président de Winzeler Gears et fervent partisan des défis et des programmes artistiques pour les étudiants.
"Les défis de conception lancés par les étudiants, comme celui initié par Martin Morris à l'université Bradley, sont d'excellents moyens de remettre en question nos préjugés et de stimuler de nouvelles idées.
Les économies de coûts sont la norme avec Delrin®.
Les engrenages en acétal offrent des avantages en termes de coût, de cohérence et d'approvisionnement par rapport au métal ou à d'autres plastiques. Ils peuvent être usinés à partir de barres ou de plaques de Delrin® POM, ce qui réduit considérablement les coûts et les délais, tout en offrant des propriétés mécaniques comparables à celles des engrenages moulés par injection. "Nous pouvons passer de la conception aux modèles usinés en quelques semaines, avec un faible investissement en outillage", a déclaré M. Cassata.