Matériaux courants pour engrenages automobiles et leurs applications dans les systèmes de véhicules

Pourquoi le choix des matériaux des engrenages est-il important dans les systèmes automobiles ?

La fonction principale des engrenages est la transmission du couple . Le couple est la force de rotation du véhicule ; les engrenages permettent de transmettre (réguler) le couple lors de l'accélération. Un rapport de vitesse plus court (un rapport numérique plus élevé) transmettra davantage de couple, ce qui facilitera la montée des côtes et le remorquage de charges lourdes.

L'engrenage transmet le mouvement du vilebrequin à l'arbre de transmission, qui entraîne finalement les roues. Dans les véhicules, les engrenages peuvent également effectuer un mouvement inverse dans les virages.

Maintenir le régime moteur est la fonction principale de la boîte de vitesses d'un véhicule. Les rapports inférieurs permettent de maintenir un régime moteur élevé, et inversement.

Deux types d'engrenages peuvent être utilisés dans un véhicule. Comprendre les différences entre les engrenages de transmission à forte charge et les engrenages de petits moteurs vous aidera à saisir le concept.

• Les engrenages de transmission à forte charge transmettent la puissance et le couple dans les machines lourdes. Ces engrenages sont plus grands, avec des dentures hélicoïdales plus nombreuses ou des rapports de réduction multiples.
• Les appareils de faible puissance utilisent des engrenages de petit moteur pour la transmission de la puissance et du couple. Ces engrenages sont plus petits et comportent des dents droites simples.

Le choix du matériau adéquat est crucial, car un mauvais choix peut engendrer une série de problèmes mécaniques, de sécurité, de performance et économiques dans les systèmes automobiles. Les conséquences sont souvent graves, coûteuses et parfois dangereuses. Lors du choix du matériau des engrenages, il est essentiel de trouver un équilibre entre la facilité de fabrication, le coût et les propriétés mécaniques.

La boîte de vitesses du véhicule doit être suffisamment fiable pour supporter des millions de cycles sans dommage, évitant ainsi les coûts de réparation et de remplacement. La réduction du bruit est obtenue grâce au choix d'engrenages hélicoïdaux plutôt que d'engrenages droits, ce qui préserve le confort acoustique dans l'habitacle. La boîte de vitesses doit présenter une résistance à l'usure élevée afin de prolonger la durée de vie de la transmission et de réduire les coûts d'entretien.

Matériaux d'engrenages dans l'industrie automobile

Divers matériaux peuvent être utilisés pour fabriquer des engrenages de véhicules. Voici le détail de ces matériaux :

Engrenages en alliage d'acier: Résistance et durabilité​

L'acier et ses alliages sont les matériaux de fabrication les plus courants pour les engrenages. Ils offrent une résistance, une solidité, une ténacité et une résistance à la chaleur élevées.

• La teneur en carbone de l'acier détermine sa résistance. Cette teneur est d'environ 0,3 à 0,6 %. L'acier au carbone constitue une solution économique alliant durabilité, résistance et résistance à la chaleur.
• L' alliage 20CrMnTi contient du chrome, du titane et du manganèse. Il offre une trempabilité, une résistance à la fatigue et à l'usure élevées.
• L' alliage 18CrNiMo7-6 est conçu pour résister à de lourdes charges et offrir des performances élevées.

Avantages

• L'alliage d'acier possède une résistance à la traction élevée, ce qui signifie qu'il peut supporter des pressions supérieures à 1080 MPa.
• Les alliages 18CrNiMo7-6, 20CrMnTi et acier au carbone ont une durabilité élevée et une meilleure résistance à la chaleur.

Applications

• L'utilisation la plus courante des engrenages en alliage d'acier concerne les arbres d'entrée et de sortie.
• Les ensembles pignon-couronne des différentiels automobiles sont fabriqués à partir d'alliages d'acier.
• Ces engrenages sont utilisés dans des dispositifs à couple élevé tels que les turbines, les réducteurs aérospatiaux et les équipements miniers.

processus de fabrication

• Pour la production précise des dents d'engrenage, du façonnage et de la mise en forme, on utilise l'usinage CNC.
• La dureté et la ténacité du matériau sont maintenues grâce à des traitements thermiques tels que la trempe et la cémentation.

Engrenages en alliage d'acier inoxydable : résistance à la corrosion et longue durée de vie

Les engrenages automobiles nécessitent des alliages d'acier inoxydable résistants à la corrosion, durables et à longue durée de vie. La présence de chrome crée une couche protectrice d'oxydes, ce qui leur confère une excellente résistance à la rouille, à l'oxydation et aux dommages chimiques. Ces alliages sont donc parfaitement adaptés aux systèmes automobiles exposés à l'humidité et aux intempéries. Les nuances traitées thermiquement disponibles offrent une haute résistance mécanique, une excellente résistance à la fatigue et une bonne tenue à l'usure.

Avantages

• Haute résistance à la corrosion et à la rouille.
• Grande résistance à la fatigue et longue durée de vie.
• Longue durée de vie et faible entretien.

Applications

• Mécanismes des lève-toits et des vitres
• mécanismes de pliage des miroirs
• systèmes d'actionneurs CVC
• systèmes d'entraînement auxiliaires pour véhicules électriques

Fabrication

La résistance, la précision et un engrenage fluide sont garantis par l'usinage CNC, le traitement thermique, la finition de surface et la rectification de précision.

Engrenages en plastique technique : réduction du bruit et rentabilité

Le recours à l'ingénierie est très courant dans l'industrie automobile. Les engrenages des systèmes de réglage sont fabriqués à partir de ces matériaux. Voici quelques exemples d'ingénierie courante pouvant être utilisée dans la fabrication des engrenages :

• Il s'agit d'un thermoplastique technique cristallin pouvant être utilisé dans la fabrication d'engrenages par moulage. Il présente un faible coefficient de frottement (0,2-0,3) et des propriétés autolubrifiantes.POM a un taux de retrait de (2-3,5%) et une très faible absorption d'humidité (0,2-0,5%).
• Il s'agit d'un thermoplastique semi-cristallin présentant une haute résistance à l'usure. Le nylon possède une capacité d'absorption d'humidité plus importante, de l'ordre de 3 % (voire plus).
• L'ajout de fibres de verre et d'autres matériaux augmente la résistance du matériau.

Avantages

• Les principales caractéristiques des plastiques techniques sont leur légèreté, leur grande résistance et leur résistance à l'usure.
• Ces plastiques présentent une excellente résistance à l'amortissement, réduisant ainsi le bruit.
• Ce matériau reste insensible aux produits chimiques agressifs et à l'humidité.

Application

• Les engrenages en POM et en nylon sont courants dans les rétroviseurs latéraux rabattables électriquement en raison de leur assemblage silencieux.
• Le mécanisme d'inclinaison des sièges du véhicule utilise souvent des engrenages en plastique technique.
• Le casque et les lève-vitres sont également équipés de ces engrenages.

Fabrication

• La méthode de production en série des engrenages en POM et en nylon est le moulage par injection, qui offre des résultats précis.
• Pour les petites séries personnalisées, la fabrication CNC se fait à partir de prototypes.

Engrenages en alliage d'aluminium : légers et efficaces

Les alliages d'aluminium sont largement utilisés dans la fabrication d'engrenages automobiles, où la légèreté, la résistance à la corrosion et l'esthétique sont essentielles. Leur revêtement d'oxyde naturel leur confère une excellente résistance à la corrosion, permettant une utilisation prolongée dans les systèmes des véhicules. Les engrenages en aluminium sont également économiques en termes de poids, grâce à leur faible densité, et conviennent aux véhicules électriques et aux systèmes de confort à charge faible à moyenne. Leur usinabilité est excellente, garantissant une production précise et efficace.

Avantages

• Construction légère révolutionnaire
• Haute résistance à la corrosion
• Excellente usinabilité
• Bonne conductivité thermique
• Finition de surface esthétique

Applications

• mécanismes de réglage du siège
• lève-vitres
• Systèmes de confort et auxiliaires des véhicules électriques
• Ensembles d'actionneurs montés à l'intérieur
• Systèmes d'engrenages à moteur à faible charge

Fabrication

Les engrenages de haute précision sont fabriqués par fraisage et tournage CNC. La finition de surface et l'anodisation améliorent la durabilité et la résistance à la corrosion, tandis que l'usinage de précision assure un engrènement fluide et un fonctionnement silencieux.

Engrenages en alliage de laiton : mouvement fluide et contrôle de l’usure

Les engrenages automobiles en alliage de laiton sont largement utilisés pour leur haute résistance à l'usure, leur friction stable et leur résistance à la corrosion. L'ajout de zinc, de cuivre, de magnésium et d'aluminium accroît leur résistance mécanique et thermique. Le laiton offre une friction contrôlée et régulière, ce qui le rend idéal pour les bagues de synchronisation assurant un passage de vitesses fluide.

Avantages

• La résistance à l'usure et au frottement est élevée.
• Très bonne résistance à la corrosion.
• Conductivité thermique et électrique plus élevée.
• Changement de vitesse et transmission fluides.
• Les pièces complexes sont hautement usinables.

Applications

• bagues de synchronisation des systèmes de transmission.
• Vannes, raccords de cimentation et connecteurs du système d'alimentation en carburant.
• mécanismes de contrôle du CVC
• Interfaces et connecteurs de recharge pour véhicules électriques haute tension.
• Composants des systèmes électriques et d'éclairage.

Fabrication

L'usinage CNC des engrenages en laiton permet d'obtenir une grande précision dimensionnelle et géométrique. Les opérations de tournage, de fraisage et de finition de précision garantissent des surfaces lisses, des tolérances serrées et une performance stable et durable.

Applications dans les systèmes de véhicules

Les engrenages automobiles, fabriqués à partir de différents matériaux, sont utilisés dans de nombreux domaines. En voici quelques exemples :

· Engrenages de réglage du moteur de siège

Les mécanismes de réglage du siège offrent un ajustement multidirectionnel. Ils peuvent supporter un poids allant jusqu'à 136 kg. Le mécanisme intégré au siège permet une inclinaison douce et contrôlée.

Les engrenages de réglage du moteur du siège sont généralement fabriqués en acier ou en plastique renforcé autolubrifiant. Moulés par injection, ils réduisent les frottements et le bruit, tout en offrant un bon rapport qualité-prix.

La précision d'usinage est essentielle pour remplacer les pièces d'engrenage défectueuses qui s'usent facilement. Un usinage de haute précision permet de réduire le bruit et d'accroître la durabilité des composants.

Généralement, les engrenages des moteurs de siège sont fabriqués en plastique technique et présentent divers signes de défaillance :

• Bloqué en position d'inclinaison minimale et maximale
• bruit de cliquetis
• Le moteur tourne, mais le siège ne bouge pas.

Honscn fabrique des engrenages en acier et en laiton capables de résister à des cycles d'inclinaison et de manutention répétés. Leurs produits ne s'usent pas et deviennent silencieux après quelques utilisations. Ces engrenages en laiton et en acier peuvent être utilisés dans les SUV et les camions. La durée de vie du moteur est prolongée, ce qui garantit une grande durabilité.

· Engrenages du moteur de lève-vitre

Les engrenages des lève-vitres doivent répondre à certaines spécifications de fonctionnement. Ils doivent supporter des milliers de cycles de montée/descente. Ils doivent également supporter des charges intermittentes, être résistants à la corrosion et conserver leur précision. Enfin, leur fonctionnement doit être silencieux.

L'utilisation d'engrenages en POM dans les moteurs de lève-vitre est idéale car ils sont économiques et autolubrifiants. Le faible niveau sonore requis pour le mécanisme de lève-vitre fait du POM un matériau de choix. L'alternative plus onéreuse, mais plus durable, est l'acier allié, qui offre une résistance supérieure et supporte des charges importantes.

· Engrenages du moteur de toit ouvrant

Avant d'installer le mécanisme du toit ouvrant, il est important d'évaluer les contraintes auxquelles le matériau devra résister. Le toit ouvrant étant exposé à l'humidité et à la poussière, le matériau du mécanisme doit être résistant à la corrosion et à l'usure.

Le matériau utilisé pour l'engrenage doit être un plastique technique ou de l'acier inoxydable. Ces matériaux présentent une résistance élevée à la corrosion et une grande robustesse. Le nylon est utilisé pour assurer un mouvement silencieux d'inclinaison et de repliement du toit ouvrant. La haute résistance et la ductilité de l'acier sont également requises pour l'engrenage du moteur du toit ouvrant.

· Mécanismes de repliage des rétroviseurs

La fréquence d'utilisation étant très élevée, les engrenages doivent être légers et résister à des millions de cycles. Le nylon et le POM sont des matériaux idéaux car ils offrent un couple minimal et une structure compacte. L'utilisation d'engrenages en acier, en laiton et en aluminium est courante sur les camions et les SUV pour leur résistance à la fatigue et à l'usure.

· Engrenages du moteur de hayon/coffre

Le matériau des engrenages utilisés dans le coffre doit présenter une résistance mécanique et physique très élevée. Généralement, ces engrenages sont fabriqués en acier allié capable de supporter des charges de plusieurs tonnes. La teneur en carbone de l'acier détermine la résistance et la durabilité des engrenages. Un acier allié à haute teneur en carbone assure une meilleure gestion de la charge dans l'engrenage du moteur du coffre. L'utilisation d'engrenages en acier et en plastique permet d'obtenir des résultats similaires à moindre coût. Une précision d'usinage est indispensable pour garantir la durabilité et éviter les fuites.

Choisir les bons matériaux et les bons procédés de fabrication

Lors du choix du matériau des engrenages destinés aux différents systèmes de motorisation d'un véhicule, certains facteurs doivent être pris en compte avant toute décision :

Le choix des matériaux dépend de leur capacité à contrôler le couple, à supporter la charge et à résister aux conditions environnementales extérieures. Pour les charges élevées, il est nécessaire d'utiliser un alliage d'acier, et pour la réduction du bruit (NVH), les engrenages en nylon sont idéaux.

L'usinage CNC permet de fabriquer des engrenages sur mesure, tandis que les engrenages en plastique sont produits par moulage par injection pour les commandes en série. La métallurgie des poudres est utilisée pour produire des alliages métalliques frittés, garantissant une plus grande précision.

Choisir un fournisseur d'engrenages CNC est complexe. Le remplacement des engrenages en nylon par des engrenages en alliage d'acier est une pratique courante sur le marché de la rechange. Même de légères variations au niveau de l'entraxe, du diamètre d'alésage et de la taille des dents ne garantissent pas un produit différent de la part du fournisseur. L'acheteur doit donc privilégier un fournisseur d'engrenages de haute précision offrant un excellent service client.

Fourniture de composants automobiles de qualité supérieure : Honscn

Notre entreprise existe depuis 20 ans et offre à ses clients des conseils gratuits en matière de choix des matériaux. Ils pourront ainsi sélectionner les matériaux en fonction du couple, de la charge, du niveau sonore et du coût. Nous proposons également un prototypage de haute qualité pour la conception d'engrenages sur mesure.

Notre usinage d'engrenages de haute technologie comprend le fraisage/tournage CNC 3 et 5 axes avec des tolérances serrées (+0,005 à 0,01 mm). Nous garantissons un profil de dent idéal, un engrènement fluide et un jeu minimal.

Notre contrôle qualité est rigoureux, grâce à des installations de test internes, une inspection à 100 % et des certifications (ISO, IATF 16949, RoHS). Nous garantissons une durabilité et une fiabilité élevées. Notre chaîne d'approvisionnement en matériaux, stable et fiable, nous permet d'éviter les retards.

Conclusion

Dans l'industrie automobile, les engrenages sont essentiels à la transmission de puissance, à la régulation de vitesse et au bon fonctionnement des véhicules. Cet article met en lumière l'influence directe du choix du matériau (alliages d'acier à haute résistance, laiton, aluminium léger ou plastiques techniques) sur les performances, la durabilité, le niveau sonore et le coût. L'équilibre entre la capacité de charge, la résistance à l'usure et la tolérance environnementale requis par chaque système du véhicule est personnalisé. Le processus de fabrication des engrenages est de haute qualité : usinage CNC, moulage par injection et traitement thermique contribuent à leur fiabilité. Pour les constructeurs automobiles et les clients du marché de la rechange, le choix de solutions d'engrenages précises, personnalisables et éprouvées est crucial pour garantir une longue durée de vie, une efficacité optimale et des performances globales du véhicule. Consultez notre site web : https://www.cnchonscn.com/.