Qu’est-ce qu’un pignon ? Sur les engins de chantier, les pignons transmettent la puissance du moteur ou du système hydraulique vers les chenilles. Ils s’engrènent parfaitement avec les maillons de la chaîne de chenille, transformant la rotation en mouvement vers l’avant, vers l’arrière et en direction pour la machine.
Ils supportent également un couple élevé et des forces d’impact importantes : il s’agit donc d’un élément essentiel et indispensable du système d’entraînement des chenilles.
Qu’est-ce qu’un pignon (sprocket) ?
Un pignon est une roue dentée qui fonctionne avec une chaîne. Il ressemble à un engrenage, mais leur fonctionnement est différent. Les engrenages s’engrènent entre eux, tandis que les pignons fonctionnent uniquement avec des chaînes.
Pour les pelles hydrauliques, les bulldozers et d’autres machines tout-terrain, on parle généralement du pignon d’entraînement.
Ce n’est pas une simple roue dentée. Le pignon d’entraînement est le dernier élément du système de transmission de puissance de la machine. Il reçoit la rotation provenant du réducteur final et la transmet directement à la chaîne de chenille.
On peut le considérer comme le lien entre la puissance du moteur et le sol. Il transforme la rotation du moteur hydraulique en mouvement vers l’avant, permettant à la machine lourde de se déplacer sur le chantier.
Si le pignon ne fonctionne pas correctement, toute la puissance du moteur est simplement perdue.
Comment fonctionne un pignon ?
Un pignon fonctionne grâce à un engagement mécanique direct.
Un pneu de voiture se déplace grâce à la friction avec la route, mais un pignon s’engrène mécaniquement avec la chaîne. Il transmet la puissance sans glissement, ce qui est essentiel pour déplacer de lourdes charges sur un terrain difficile.
Voici comment le système fonctionne étape par étape :
Entrée de puissance
Le moteur hydraulique du réducteur final de la pelle fait tourner un arbre, auquel le pignon d’entraînement est fixé.
Engagement
Lorsque le pignon tourne, chaque dent s’insère parfaitement dans un espace de la chaîne de chenille. Cet espace est formé par les bagues de la chenille.
La dent ne pousse pas simplement la chaîne : elle s’enroule autour de la bague pour créer une connexion solide.
Mouvement linéaire
Cette connexion synchronisée tire toute la chaîne de chenille vers l’avant et fait avancer la machine.
À chaque rotation, les dents du pignon s’engagent puis se désengagent des bagues de manière fluide.
Une dimension est cruciale pour que ce système fonctionne : le pas.
Le pas correspond à la distance entre le centre d’une dent de pignon et le centre de la dent suivante. Cette distance doit correspondre exactement au pas de la chaîne de chenille, c’est-à-dire la distance entre les centres de deux bagues successives.
Le pignon et la chaîne doivent avoir un pas parfaitement identique. Même un léger écart dû à l’usure peut accélérer fortement la détérioration des deux pièces et provoquer des temps d’arrêt coûteux.
Si le pas n’est pas correct, les rouleaux de chaîne vont monter sur les dents du pignon au lieu de s’y loger correctement. Cela entraîne des vibrations, du bruit et une usure sévère des dents du pignon et des bagues de la chaîne.
Types de pignons et applications
Tous les pignons d’engins de chantier remplissent la même fonction de base, mais ils existent en plusieurs conceptions et matériaux. Chaque type est conçu pour des machines et des conditions de travail spécifiques.
Pignons monobloc vs pignons segmentés
Pignons monobloc
Ils sont utilisés sur les petites pelles et certaines machines compactes.
Il s’agit d’une seule pièce solide, moulée ou forgée, fixée au réducteur final. Pour le remplacer, il faut généralement démonter toute la chenille.
Pignons segmentés
Ils sont présents sur la plupart des pelles de taille moyenne ou grande, ainsi que sur les bulldozers.
Le pignon est composé de 3 à 5 segments boulonnés.
Cette conception est beaucoup plus pratique pour l’entretien. Lorsque le pignon est usé, il suffit de retirer les segments usés et d’installer de nouveaux segments, sans démonter la chenille. Cela permet de gagner beaucoup de temps sur le chantier.
Pignon d’entraînement vs galet tendeur
Pignon d’entraînement
Il s’agit de la roue dentée motorisée décrite précédemment. Elle se situe généralement à l’arrière du train de roulement d’une pelle et tire activement la chaîne de chenille.
Galet tendeur (Idler)
C’est la grande roue située à l’avant du train de roulement, sur laquelle passe la chaîne de chenille.
Même si sa forme peut rappeler celle d’une dent, il n’est pas motorisé. Sa fonction principale est de guider la chaîne de chenille et de maintenir la tension correcte grâce au système de réglage. Il guide la chenille mais ne la propulse pas.
Matériaux et dureté
Les pignons travaillent dans des conditions extrêmement difficiles, en contact constant avec la terre, le sable et les roches. Le matériau et le procédé de fabrication sont donc essentiels.
Ils sont presque toujours fabriqués en alliages d’acier à haute résistance et subissent un traitement thermique spécial, comme la trempe par induction.
Ce traitement rend la surface des dents extrêmement dure pour résister à l’usure, tandis que l’intérieur reste légèrement plus souple. Ce noyau plus tendre absorbe les chocs sans se fissurer.
Un pignon bon marché avec un mauvais traitement thermique peut s’user en une fraction du temps par rapport à un pignon de qualité.
Quel pignon pour quel couple ?
Le couple correspond à la force de rotation qui produit la puissance de traction réelle.
La taille du pignon (principalement son diamètre et son nombre de dents) influence directement cet équilibre de puissance.
Pignon plus grand (plus de dents)
Un pignon plus grand avec davantage de dents offre un avantage mécanique plus important et donc un couple plus élevé.
À tout moment, davantage de dents s’engrènent dans la chaîne de chenille, ce qui répartit la charge sur une plus grande surface. Cela crée une traction forte et stable, idéale pour creuser, grimper des pentes raides ou pousser de lourdes charges.
L’inconvénient : la vitesse de déplacement maximale est plus faible.
Pour la plupart des travaux de terrassement, le couple élevé est plus important que la vitesse.
Pignon plus petit (moins de dents)
À vitesse moteur identique, un pignon plus petit fait tourner les chenilles plus rapidement, ce qui augmente la vitesse maximale de déplacement.
Cependant, le couple est plus faible.
Même si une vitesse élevée peut être utile pour se déplacer entre deux zones de travail sur un chantier vaste et plat, la machine aura moins de puissance pour des tâches exigeantes comme creuser ou pousser.
Pour les machines tout-terrain comme les pelles hydrauliques, les ingénieurs privilégient généralement un pignon qui maximise le couple afin de fournir toute la puissance nécessaire au travail.
Comment prolonger la durée de vie de vos pignons ?
Les pignons sont des pièces d’usure : ils ne durent pas éternellement. Mais avec une utilisation correcte et un entretien régulier, vous pouvez prolonger considérablement leur durée de vie ainsi que celle de tout le train de roulement.
Garder le train de roulement propre
La boue, le gravier et la terre peuvent se coincer entre les dents du pignon et les bagues de la chaîne, créant une sorte de pâte abrasive.
Cela empêche également la chaîne de s’engager correctement, ce qui augmente fortement la charge sur les dents et accélère l’usure.
Prenez l’habitude de nettoyer le train de roulement à la fin de chaque journée de travail.
Maintenir la bonne tension de chenille
C’est probablement le facteur le plus important pour la durée de vie du train de roulement.
Si la chenille est trop tendue, elle exerce une pression excessive sur le pignon, les bagues, les galets tendeurs et les roulements du réducteur final.
Si elle est trop lâche, elle peut battre et les dents du pignon peuvent sortir des bagues, ce qui peut gravement endommager les deux pièces.
Consultez le manuel d’utilisation pour connaître la méthode correcte de mesure et de réglage de la flèche de chenille.
Utiliser la machine avec précaution
La manière dont vous utilisez la machine influence directement l’usure du pignon.
Évitez les déplacements fréquents à grande vitesse, car cela augmente le nombre d’engagements entre les dents et la chaîne et accélère l’usure.
Essayez également d’éviter les rotations serrées sur place (contre-rotation), qui exercent une forte contrainte latérale sur les composants du train de roulement.
Lorsque c’est possible, privilégiez des virages plus larges et plus progressifs.
Effectuer des contrôles réguliers
Inspectez régulièrement vos pignons.
Un pignon neuf possède des dents épaisses et arrondies. Avec l’usure, les dents deviennent plus fines, plus pointues et finissent par prendre une forme ressemblant à des nageoires de requin.
Lorsque vous observez cette forme pointue, le pignon est usé et doit être remplacé.
Pour les pignons segmentés, vérifiez également que les boulons sont bien serrés.
Remplacer les pièces par jeu complet
Il ne faut jamais remplacer uniquement le pignon sans changer la chaîne de chenille, ni l’inverse.
Installer un pignon neuf sur une chaîne usée et allongée provoquera une usure très rapide du nouveau pignon.
À l’inverse, installer une chaîne neuve sur des pignons usés en forme de « nageoire de requin » endommagera rapidement les bagues de la nouvelle chaîne.
Pour obtenir les meilleurs résultats et réduire les coûts à long terme, remplacez toujours les pignons et les chaînes ensemble.
Conclusion
Les pignons sont au cœur des systèmes d’entraînement par chaîne qui déplacent de lourdes charges. Choisir le bon pignon permet au système de fonctionner correctement et évite une usure ou des dommages prématurés de l’équipement.
Pour faire le bon choix, il est essentiel de connaître les spécifications exactes du pignon et de la chaîne, ainsi que le type de montage adapté à votre machine.
Si vous remarquez des signes d’usure ou de dommage, remplacez le pignon immédiatement.
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