Module 4 · Chapitre 4 · 10 min

Les défauts d’engrenage

Que se passe-t-il si deux roues sont placées quelques centièmes de millimètre trop près, ou trop loin ?

Objectifs

Reconnaître un engrenage trop fort ou trop faible
Connaître leurs causes
Savoir vérifier un engrenage à la loupe

On vient de calculer l'entraxe exact de deux roues. Que se passe-t-il si, dans la vraie montre, il est un peu différent ? Faisons l'expérience en pensée, dans les deux sens.

Rapprochons d'abord les roues. Les dents s'enfoncent plus profondément dans les creux d'en face, et viennent frotter au fond. Pire : à un moment, la dent de la roue pousse l'aile du pignon presque vers son centre au lieu de la pousser de côté. La force sert alors à écarter les deux axes plutôt qu'à faire tourner le pignon, comme lorsqu'on pousse une porte tout près de ses gonds : rien ne bouge, l'engrenage se bloque. C'est l'arc-boutement, et l'engrenage est dit trop fort.

Éloignons maintenant les roues. Les dents se touchent à peine, par leur pointe. Quand une dent quitte le pignon, la suivante n'est pas encore en contact : la roue tourne librement un instant, puis la dent suivante frappe l'aile. Ce petit saut s'appelle la chute. Il coûte de l'énergie, use les pièces, et donne une force qui varie à chaque dent. L'engrenage est dit trop faible. La Théorie d'horlogerie (§ 5.12) résume ces deux familles :

Trois paires roue-pignon aux mêmes dentures et diamètres : entraxe correct, axes trop proches avec pénétration excessive, puis axes trop éloignés avec contacts insuffisants. — Seule la distance entre les axes change. Les cercles primitifs se touchent à l’entraxe correct ; rapprocher ou écarter les axes modifie la pénétration des dents. Écarts amplifiés, sans tolérance de réglage prescrite.

	Engrenage trop fort	Engrenage trop faible
Effet	les dents pénètrent trop : frottement en fond de denture, risque d’arc-boutement	les dents se touchent à peine : chute de la dent, choc, usure
Causes	entraxe trop petit ; pignon trop petit ; saillie de roue trop longue ; denture qui penche	entraxe trop grand ; pignon trop grand ; saillie trop courte ; denture qui penche en sens contraire
Signes	point dur, mobile qui « accroche » dans une position	bruit, jeu excessif, usure des ailes

Pourquoi s'en soucier, puisque la montre marche quand même ? Parce que ces variations de force, dent après dent, descendent tout le rouage jusqu'au balancier. Il reçoit des impulsions inégales, son amplitude fluctue, et la marche avec elle.

Arc-boutement: la force de la roue tend à écarter le pignon au lieu de le faire tourner : l’engrenage se bloque.
Chute: petit saut libre entre la fin d’une dent et le début de la suivante : il use les pièces et coûte de l’énergie.
Ébat d’engrenage: léger jeu entre les dents, indispensable pour que l’engrenage ne coince pas.

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