Les clavettes parallèles

Les clavettes permettent de réaliser une liaison arbre/moyeu afin de transmettre un mouvement de rotation. C’est une solution démontable et économique, mais qui ne conviendra pas à toutes les applications.

Choix d’une clavette

Plusieurs types de clavettes existent, mais cet article traite uniquement des clavettes parallèles disponibles en 3 formes :

• Forme A, de forme oblongue (avec les bouts arrondis)
• Forme B, avec les bouts droits
• Forme C, avec un seul bout arrondi

Les clavettes peuvent être achetées finies (à longueur) chez les fournisseurs de quincaillerie, soit en barre à découper et ajuster. Dans le cas de barres, dimensionner la clavette en tenant compte d’une forme B, beaucoup plus simple à obtenir au montage.
Les clavettes parallèles « simples » sont à utiliser sur des petites longueurs (< 1,5d). Au-delà, l’utilisation de clavettes fixées par vis est possible jusqu’à une longueur < 2,5d (des clavettes plus longues posent des soucis pour la réalisation des moyeux).
Dans le cas de faibles couples, on peut également faire un clavetage économique (transmission des efforts par une vis ou une goupille, passant soit à travers l'arbre radialement, soit axialement à l'interface entre arbre et moyeu)

Avantages / inconvénients

*Attention : bien que la clavette soit remplaçable facilement en cas d’usure, ce ne sera pas forcément le cas du moyeu ou de l’arbre. Prendre garde aux duretés des matériaux utilisés

Implantation d’une clavette

Tolérances sur la clavette : h9 pour a, h9 pour b <= 6, et h11 pour > 6

Attention : en règle générale, on prévoira un montage soit serré sur l'arbre et glissant dans le moyeu, soit (plus rarement) glissant dans l'arbre et serré sur le moyeu. Evidemment, un montage "normal" sur l'arbre ET le moyeu est également possible.
Les montages libre/libre et serré/serré sont à éviter !

Le rayon r de l’arbre et du moyeu doit être inférieur à la valeur s de la clavette correspondante.
Pour les clavettes vissées, usuellement on utilise deux vis CHC, les trous lamés dans la clavette sont concentriques avec les rayons des extrémités. Un taraudage débouchant est à prévoir au centre de la clavette (pour extraction).

Dimensionnement d’une clavette

Une clavette se dimensionne selon deux critères : le cisaillement et le matage.
Cependant, bien que les deux critères soient à vérifier, c'est souvent le matage qui est le plus contraignant donc il est à calculer en premier.

Il est important de lire les calculs ci-dessous afin de comprendre le fonctionnement et pouvoir refaire les calculs soi-même, mais pour gagner du temps vous pouvez calculer les longueurs mini de clavettes et vérifier leur tenue mécanique en utilisant l'utilitaire suivant :
Calcul de clavettes

Contrainte de cisaillement

Pour qu’une clavette résiste en cisaillement, il faut que la contrainte T soit inférieure à R_pg, la résistance pratique au glissement.

T =

C/R*a*L

< R_pg

avec

• C = couple de rotation de l’arbre en N.mm
• R = rayon de l’arbre en mm
• a = largeur de la clavette en mm
• L = longueur de la clavette en mm

Résistance pratique au glissement R_pg :

R_pg =

R_g/s

avec

• R_g = 0,5 à 0,8 R_e
• R_e = Résistance élastique à la traction
• s = coefficient de sécurité (généralement égal à 2)

Pression de matage

Pour qu’une clavette résiste au matage, il faut que la pression de matage Pm soit inférieure à la pression admissible Pa.

P_m =

2*C/R*b*L

< P_a

avec

• C = couple de rotation de l’arbre en N.mm
• R = rayon de l’arbre en mm
• b = hauteur de la clavette en mm
• L = longueur de la clavette en mm

Une petite approximation est faite dans ce calcul : en effet, normalement la surface à prendre en compte pour le calcul est la surface de contact entre la clavette et le moyeu. Par souci de simplification, on considère que cette surface est égale à la moitié de la surface latérale de la clavette.

Pression admissible P_a :

La pression admissible dépend du type de montage (glissant, normal, ou serré - voir ajustements plus haut) et des conditions de fonctionnement (excellentes, normales, ou mauvaises). Les conditions de fonctionnement sont mauvaises en cas de chocs ou à-coups importants, ou en cas de "liberté" axiale du moyeu sur l'arbre.

Attention : les valeurs ci-dessus sont des valeurs indicatives pour de l'acier à clavette. La pression de matage doit toujours se calculer sur le matériau le plus tendre : pour un moyeu en aluminium par exemple, il faut faire le calcul avec la pression de matage de l'aluminium (fournie par les laboratoires d'essais).
Pour un matériau donné, la pression de matage vaut approximativement 10% de la limite élastique, mais cela dépend de nombreux paramètres (rugosité, conditions, type de contact...) qui peuvent faire varier très considérablement la valeur. En cas de doute, toujours demander des valeurs précises à son fournisseur matière.

Normes concernées

Clavettes parallèles : NF E 22-177, DIN 6885-1
Clavettes parallèles fixées par vis : NF E 27-658