Réducteurs multi-étagés
Dans les réducteurs simples à engrenages droits, une paire d'engrenages forme un étage du réducteur. Si l'on relie plusieurs paires d'engrenages en série, on obtient des réducteurs multi-étagés. Il en résulte que chaque étage de réducteur supplémentaire inverse le sens de rotation entre l'arbre d'entraînement et l'arbre de sortie. La démultiplication totale des réducteurs multi-étagés se calcule en multipliant la démultiplication de chaque étage.
La vitesse d'entrée est réduite ou accrue du facteur de démultiplication du réducteur, selon qu'il s'agit d'une démultiplication ou au contraire d'une surmultiplication. C'est d'une démultiplication que l'on a besoin dans la plupart des cas vu que le couple d'entrée, contrairement à la vitesse d'entrée, est multiplié par le facteur de la démultiplication totale.
Un réducteur mono-étagé à engrenages droits est réalisable de façon techniquement judicieuse jusqu’à un rapport de démultiplication d'env. 10:1. La raison réside dans le rapport des nombres de dents. À partir d'une démultiplication de 10:1, le pignon d'entrée devient minuscule. Cela a des effets négatifs sur la géométrie de la denture et sur le couple transmissible.
Avec les réducteurs planétaires, il est très facile d'en réaliser des multi-étagés. On obtient un réducteur bi-étagé ou encore tri-étagé simplement en allongeant la couronne creuse et en disposant dedans, en série, plusieurs étages planétaires individuels. Un réducteur planétaire avec une démultiplication de 20:1 est réalisable par exemple à partir de deux démultiplications individuelles de 5:1 et 4:1. À la place de l'arbre de sortie, le pignon solaire se trouve dans le porte-planétaires et ce pignon entraîne l'étage planétaire suivant. On obtient un réducteur tri-étagé en continuant d'allonger la couronne creuse et en ajoutant un étage planétaire supplémentaire. On obtient une démultiplication de 100:1 avec trois démultiplications individuelles de 5:1, 5:1 et 4:1. Toutes les démultiplications individuelles sont fondamentalement combinables entre elles, ce qui crée de très nombreuses possibilités de démultiplication pour les réducteurs planétaires multi-étagés. On peut accroître le couple transmissible en ajoutant des planétaires supplémentaires. Ici, le sens de rotation des arbres d'entrée et de sortie est toujours le même à condition que la couronne intérieure ou le carter soit immobilisé.
Plus le nombre d'étages augmente et plus le rendement de l'ensemble du réducteur diminue. Avec une démultiplication de 100:1, le rendement est plus faible qu'avec une démultiplication de 20:1. Pour compenser cette circonstance on veille, sur les réducteurs multi-étagés, à ce que la perte de puissance de l'étage d'entrée soit réduite. On y parvient par exemple en réduisant les pertes frictionnelles dues aux moyens d'étanchéité du réducteur ou en conférant une plus petite géométrie à l'étage d'entrée. Cela a pour effet de réduire l'inertie de masse, critère à son tour avantageux dans les applications dynamiques. Les réducteurs planétaires mono-étagés offrent le meilleur rendement.
Il est possible en outre de réaliser des réducteurs multi-étagés en combinant différents types de dentures. Dans un réducteur à renvoi d'angle, on combine simplement un réducteur à engrenages coniques et un réducteur planétaire. Ici aussi la démultiplication totale est le produit des démultiplications individuelles. Suivant le type de denture et l'exécution de l'étage à engrenages coniques, l'arbre d'entrée et celui de sortie peuvent tourner en sens contraire.
Avantages des réducteurs multi-étagés :
Vaste choix de démultiplications
Coaxialité de bout en bout dans les réducteurs planétaires
Construction compacte et démultiplications élevées
Combinaison possible de différents types de réducteurs
Multiples possibilités de mise en œuvre
Inconvénients des réducteurs multi-étagés (comparés aux réducteurs mono-étagés) :
Architecture plus complexe
Rendement plus faible
