Les catalogues d'accouplements Oldham présentent une multitude de données numériques — diamètres extérieurs, alésages, couples admissibles, tolérances au désalignement, valeurs d'inertie et limites de vitesse — dont la consultation peut s'avérer complexe sans une compréhension claire de la signification de chaque paramètre et de leurs relations. Un accouplement sous-dimensionné pour son application subira une défaillance prématurée ; un accouplement surdimensionné engendrera une inertie et un coût inutiles. La lecture attentive du tableau des dimensions est essentielle à la réussite du processus de sélection.
Cet article explique chaque dimension et paramètre figurant dans un tableau de dimensionnement standard des accouplements Oldham, décrit leurs interrelations et présente un exemple de sélection pratique du début à la fin.
Dimensions clés sur un dessin d'accouplement Oldham
OD — Diamètre extérieur : Le diamètre extérieur maximal de l'accouplement, mesuré au niveau du corps du moyeu, détermine si celui-ci s'insère dans l'espace radial disponible autour de l'arbre. Dans les installations exiguës (à l'intérieur des carters de machines, entre des composants adjacents ou près des épaulements d'arbre), vérifiez que le diamètre extérieur, majoré d'une marge de jeu, s'insère bien dans l'espace disponible avant de procéder à la sélection.
L — Longueur totale : La longueur axiale totale de l'accouplement assemblé, mesurée d'une face de moyeu à l'autre, le disque étant en place dans sa position axiale nominale, détermine l'espace axial requis entre le moteur et la machine entraînée. Il convient de prévoir un jeu suffisant pour la longueur de l'accouplement, augmenté du jeu axial éventuel dû à la dilatation thermique de l'arbre moteur.
LH — Longueur du moyeu : La longueur axiale de chaque moyeu détermine sa profondeur d'engagement dans l'arbre. À diamètre extérieur égal, les moyeux plus longs offrent une surface de serrage plus importante et, généralement, un couple de glissement plus élevé. La longueur axiale détermine également la longueur d'engagement minimale de l'arbre : celui-ci doit pénétrer suffisamment profondément dans le moyeu pour que la fixation du moyeu puisse se fixer dans la zone de serrage prévue.
D — Diamètre d'alésage : Le diamètre intérieur de l'alésage du moyeu doit correspondre au diamètre de l'arbre. La plupart des tableaux de dimensions indiquent la plage d'alésage disponible pour chaque taille d'accouplement : l'alésage minimal et maximal pouvant être usiné dans le corps de moyeu standard sans compromettre l'épaisseur de paroi ni la capacité de serrage. Si les deux arbres ont le même diamètre, un seul alésage convient aux deux moyeux. Si les arbres ont des diamètres différents (cas fréquent dans les liaisons moteur-vis à billes), spécifiez séparément l'alésage menant et l'alésage mené.
Diamètre extérieur du disque / Épaisseur du disque : Certaines fiches techniques indiquent séparément les dimensions du disque central. Le diamètre extérieur du disque détermine la longueur maximale de la rainure dans le moyeu et, par conséquent, le décalage latéral maximal admissible par l'accouplement. L'épaisseur du disque détermine le jeu axial disponible entre les faces du moyeu.
Paramètres de performance dans le tableau des tailles
Couple nominal (T_N) : Le couple continu que l'accouplement peut transmettre dans les conditions de désalignement et de vitesse de référence. Il s'agit du principal paramètre de performance et du point de départ du dimensionnement basé sur le couple. Important : il s'agit du couple continu, et non du couple de pointe. La capacité de couple de pointe est généralement 2 à 3 fois supérieure au couple continu pour les charges de courte durée.
Décalage latéral maximal (ΔKr) : Le déplacement latéral maximal admissible entre les deux axes de l'arbre. Comme indiqué sur ce site, il s'agit de la valeur maximale possible ; pour une durée de vie optimale, il est recommandé de ne pas dépasser 50 % de cette valeur. Le symbole ΔKr apparaît dans les catalogues européens et conformes à la norme ISO ; les catalogues nord-américains peuvent utiliser des termes tels que « défaut d'alignement parallèle » ou simplement « décalage latéral ».
Désalignement angulaire maximal (ΔKw) : L'écart angulaire maximal entre les axes des arbres, exprimé en degrés. Pour les accouplements Oldham, cette valeur est généralement de 0,5 à 1,0 degré pour toutes les tailles ; elle n'augmente pas significativement avec la taille de l'accouplement, contrairement à la capacité de décalage latéral.
Déplacement axial maximal (ΔKa) : Déplacement axial maximal qu'un arbre peut effectuer par rapport à l'autre sans que le disque n'entre en contact avec la face du moyeu. Généralement de 0,5 à 2,0 mm selon la taille de l'accouplement.
Vitesse maximale (n_max) : La vitesse de rotation maximale dans les conditions de désalignement de référence et à température ambiante. Comme indiqué dans l'article sur la vitesse, cette valeur diminue à mesure que le désalignement de fonctionnement augmente ; consultez le tableau combiné vitesse-désalignement lorsque le fonctionnement dépasse simultanément 50 % des valeurs nominales de vitesse et de désalignement.
Moment d'inertie de masse (J) : L'inertie de rotation de l'ensemble d'accouplement complet (moyeux et disque), exprimée en g·cm² ou kg·m², doit être prise en compte dans le calcul de l'inertie totale réfléchie pour le dimensionnement du servomoteur. La valeur indiquée dans le catalogue correspond aux matériaux standard des moyeux et des disques au diamètre nominal ; l'inertie réelle varie légèrement en fonction du diamètre d'alésage (l'enlèvement de matière du moyeu réduit l'inertie) et du matériau du moyeu (aluminium ou acier inoxydable).
Rigidité torsionnelle (C_T) : La rigidité angulaire de l'accouplement sous charge de torsion, exprimée en N·m/degré ou N·m/rad. Une rigidité torsionnelle élevée réduit la déflexion angulaire par unité de couple. Pour les applications servo, la rigidité torsionnelle influe sur la fréquence de résonance du système d'entraînement : une rigidité plus élevée augmente la fréquence de résonance, permettant ainsi une plus grande bande passante servo.
Tableau des tailles représentatif
| Diamètre extérieur (mm) | Longueur L (mm) | Plage d'alésage (mm) | Couple nominal (N·m) | Décalage maximal (mm) | Vitesse maximale (tr/min) | Inertie (g·cm²) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 28 | 3–6 | 0.5 | 0.20 | 8,000 | 0.12 |
| 20 | 34 | 4–8 | 1.5 | 0.30 | 7,000 | 0.35 |
| 25 | 40 | 5–12 | 3.0 | 0.40 | 6,000 | 0.85 |
| 32 | 52 | 6–16 | 7.0 | 0.50 | 5,000 | 2.8 |
| 40 | 62 | 8–20 | 15.0 | 0.70 | 4,000 | 8.5 |
| 50 | 76 | 10–25 | 30.0 | 0.90 | 3,500 | 22.0 |
| 63 | 95 | 14–32 | 60.0 | 1.20 | 2,800 | 68.0 |
| 80 | 118 | 18–40 | 120.0 | 1.50 | 2,200 | 195.0 |
Les valeurs indiquées sont représentatives des accouplements Oldham standard à moyeu en aluminium et disque en acétal, avec un déport latéral de 0,2 mm et une température ambiante de 25 °C. Veuillez toujours vérifier ces valeurs dans la fiche technique du fabricant de l'accouplement choisi.
Exemple de sélection résolu
Application: Servomoteur entraînant une vis à billes sur un axe de fraiseuse CNC. Couple nominal du moteur : 4,0 N·m, couple maximal : 12,0 N·m. Diamètre de l’arbre moteur : 10 mm, diamètre de l’arbre de la vis à billes : 12 mm. Vitesse de rotation : 2 500 tr/min. Décalage latéral mesuré : 0,25 mm. Désalignement angulaire corrigé à moins de 0,3°. Environnement intérieur standard, température ambiante de 25 °C.
Étape 1 — Couple de conception : Couple de pointe 12,0 N·m × facteur de service 2,0 (servo avec inversions) = 24,0 N·m couple de conception.
Étape 2 — Diamètres d'alésage : Il vous faut un alésage menant de 10 mm et un alésage mené de 12 mm. Consultez le tableau des tailles pour trouver les raccords compatibles avec ces dimensions.
Étape 3 — Vérification du couple : Le diamètre extérieur de 40 mm est conçu pour un couple continu de 15,0 N·m. Le couple nominal est de 24,0 N·m, ce qui dépasse la limite du diamètre de 40 mm. Il est recommandé d'utiliser un diamètre extérieur de 50 mm, conçu pour un couple continu de 30,0 N·m. Le couple nominal de 24,0 N·m est inférieur à cette limite. Le diamètre de 50 mm accepte des alésages jusqu'à 25 mm ; les diamètres de 10 mm et 12 mm sont donc compatibles. Il est donc conseillé d'utiliser un diamètre extérieur de 50 mm.
Étape 4 — Vérification de la vitesse : Diamètre nominal de 50 mm : 3 500 tr/min avec un décalage de 0,2 mm. Fonctionnement à 2 500 tr/min avec un décalage de 0,25 mm. Le décalage étant légèrement supérieur à la valeur de référence, la limite de vitesse effective est légèrement inférieure (environ 3 200 tr/min avec un décalage de 0,25 mm). La vitesse de fonctionnement de 2 500 tr/min reste largement dans cette plage. Acceptable.
Étape 5 — Vérification du désalignement : Disque de 50 mm conçu pour un décalage maximal de 0,90 mm. Fonctionnant à 0,25 mm (28 % du maximum), ce résultat est excellent, bien en deçà de la limite de fonctionnement recommandée de 50 %. Longue durée de vie du disque prévue.
Étape 6 — Vérification de l'inertie : L'inertie de l'accouplement de 50 mm est de 22,0 g·cm². L'inertie du rotor du moteur (typique pour un servomoteur de 4 N·m) est d'environ 180 g·cm². L'inertie de l'accouplement représente 12,2 % de l'inertie du rotor, légèrement supérieure à la valeur de référence de 10 %, mais acceptable pour un axe CNC à bande passante standard. Si le réglage du servomoteur s'avère difficile, envisagez un accouplement de 40 mm avec un disque en matériau plus résistant afin de réduire l'inertie.
Résultat: Accouplement Oldham de 50 mm de diamètre extérieur, moyeux à serrage par bride, alésage menant de 10 mm, alésage mené de 12 mm, disque en acétal standard, moyeux en aluminium. Tous les paramètres sont conformes aux spécifications, avec des marges confortables.
Conclusion
Pour bien interpréter un tableau de dimensionnement d'accouplements Oldham, il est essentiel de prendre en compte tous les paramètres, et pas seulement l'alésage et le couple nominal. Le diamètre extérieur et la longueur déterminent l'ajustement physique. La plage d'alésage détermine la compatibilité avec l'arbre. Le couple nominal, combiné au coefficient de service, détermine la taille minimale acceptable. La vitesse nominale, la tolérance au désalignement et l'inertie garantissent que la taille sélectionnée répond aux exigences opérationnelles de l'application. L'analyse systématique de chaque paramètre, comme illustré dans l'exemple de sélection, permet d'obtenir une spécification garantissant des performances fiables et une longue durée de vie. Négliger un paramètre, c'est risquer de sélectionner un accouplement physiquement adapté, mais inadapté au fonctionnement.
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