Comprendre l’influence du rapport de réduction
Rapports de réduction disponibles
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Réducteurs à un étage (1 train)
Les rapports standards disponibles pour les réducteurs planétaires à un étage sont :
3:1 – 4:1 – 5:1 – 5,5:1 – 6:1 – 7:1 – 8:1 – 9:1 – 10:1
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Réducteurs à deux étages
Pour les réducteurs à deux étages, tout rapport obtenu par la multiplication de deux rapports élémentaires est réalisable. Exemple : 9 × 9 = 81:1
- Réducteurs à trois étages
Sur la majorité des gammes, des rapports à trois étages sont également disponibles. Exemple : 300:1 = 10 × 6 × 5 ou 10 × 10 × 3, chacune des 2 options ayant un intérêt dans des applications différentes.
Pour des raisons pratiques, tous les rapports ne sont pas systématiquement listés dans les fiches techniques, mais ils peuvent être réalisés en standard.
Positionnement des étages et couple admissible
Dans notre conception, le rapport le plus élevé est toujours placé côté entrée, afin de faire fonctionner le train de sortie à vitesse faible et éviter sa surchauffe.
Exemple :
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Un rapport total de 38,5:1 est obtenu en utilisant un rapport 7:1 en entrée et 5,5:1 en sortie
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7 → étage d’entrée pour diviser la vitesse
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5,5 → étage de sortie pour augmenter la raideur et la robustesse (explications ci-dessous).
Dans les fiches techniques, le couple admissible à considérer est celui correspondant au rapport de sortie (ici le rapport 5,5).
Principe fondamental : tous les rapports ne sont pas équivalents
Dans un réducteur planétaire, les couples nominaux admissibles, les couples maximaux et la durée de vie dépendent fortement du rapport de réduction La raison est dûe au principe même d'un réducteur planétaire (la formule de Willis) : le rapport est directement lié au nombre de dents du pignon solaire, des satellites et de la couronne, ce qui influence :
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les vitesses relatives,
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les masses en mouvement,
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les charges sur les dentures,
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les vitesses de rotation des roulements internes.
Influence de la denture selon le rapport
| Rapport élevé (ex. rapport 10) | Rapport faible (ex. rapport 3) |
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Ces différences géométriques entraînent des comportements mécaniques très distincts. Dans un rapport 10, sule une pièce tourne rapidement (le pignon solaire),mais avec peu de couple. Dans un rapport 3 les satellites tournent sur eux-mêmes deux fois plus vite que la vitesse de votre moteur.
Analyse comparative : rapport 10 vs rapport 3
Cas du rapport 10
Caractéristiques mécaniques :
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Un seul élément tourne à grande vitesse : le pignon solaire
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Les satellites tournent lentement
Conséquences :
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Très bon comportement en rotation continue
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Faible échauffement des roulements à aiguilles des satellites
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En revanche, mauvaise tenue en inversions rapides
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Le pignon solaire, de petite taille, transmet la puissance du moteur sur 12 dents seulement
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Les masses importantes (satellites + porte-satellites) génèrent des contraintes élevées en dynamique, surtout en cas de jeu dans le réducteur ou dans votre système
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Risque accru de fatigue en accélérations et décélérations répétées
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👉 Le rapport 10 est mécaniquement le plus faible des rapports à un étage pour un fonctionnement alterné.
Cas du rapport 3
Caractéristiques mécaniques :
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Pignon solaire large et rigide
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Satellites petits et légers
Conséquences :
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Très bon comportement en applications dynamiques
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Faible inertie des satellites
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Élément limitant : la couronne intérieure
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Usure abrasive possible lors des accélérations
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En rotation continue :
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Vitesse élevée des roulements à aiguilles des satellites
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Risque de montée en température
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Choix du rapport en fonction de l’application
Rapports polyvalents
Les rapports 5 – 5,5 – 6 sont les plus équilibrés, avec un pignon solaire plus petit que les satellites (donc une vitesse de rotation des satellites sur eux-mêmes faible) :
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adaptés à la rotation continue,
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compatibles avec des cycles dynamiques,
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bon compromis rigidité / thermique / durée de vie.
- échauffement limité des aiguilles jointives localisées au coeur des satellites
Applications très dynamiques
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Rapport 4
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Dentures rigides
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Faibles inerties
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Excellente tenue aux accélérations rapides et aux inversions fréquentes
- A noter, les rapports 3:1, 4:1 et 5,5:1 sont équipés de 4 satellites et favorisent donc la précision dynamique et la raideur en accélération.
Applications en rotation prolongée
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Rapports 6 à 10
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Bon compromis thermique
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Répartition des charges plus favorable sur la durée
Ajustement par la cinématique externe
Lorsque cela est possible, il est recommandé d’ajuster :
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le nombre de dents du pignon de sortie,
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ou le diamètre de la poulie,
afin de ramener le rapport du réducteur planétaire dans une plage 4 à 7, en choisissant un multiple de 4 à 5,5 dans une application en fonctionnement alterné et 5 à 10 pour un fonctionnement en rotation continue.
Par exemple, dans une application opérant des inversions fréquentes, si un rapport 7 ne peut pas remplacer un rapport 10, un rapport 12 peut être préférable, car il permet d’exploiter la raideur d'un étage de sortie en rapport 3 ou 4, mécaniquement plus robuste.
Optimisation du multi-étage
Un même rapport total peut être obtenu par différentes combinaisons internes.
Exemple : rapport 36
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9 × 4
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6 × 6
Choix recommandé :
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9 × 4 → rotation continue
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6 × 6 → inversions rapides et cycles dynamiques
👉 Le choix de la décomposition du rapport est un levier majeur de performance et de durée de vie.
Conclusion
Le rapport de réduction ne doit jamais être choisi uniquement sur la base du rapport total. La répartition des étages, la typologie d’application et le profil dynamique sont déterminants.
Nous pouvons adapter la conception interne du réducteur à votre application réelle.
Contactez-nous : l’optimisation commence toujours par une bonne compréhension de votre besoin!