LIGNE DE TRANSMISSION POUR MOTEURS THERMIQUES DE GROSSE CYLINDRE

Une transmission réalisée par un flexible peut être la meilleure ou la pire des choses.

L' installation d'un flexible ne permet absolument aucune imperfection. Je connais des bateaux qui cassent un flexible toutes les heures ou même en moins de temps, je connais aussi des flexibles qui ont plusieurs dizaines d'heures de fonctionnement sans le moindre problème. Je vais essayer de décrire, il y a surement mieux, le montage d'un flexible qui a trois saisons de course, qui a courrus les 24 heures en 2001 et qui depuis a participé à toutes les courses d'enduro d'une durée de 3 à 4 heures en 2002 et 2003. A cela il faut ajouter tous les entrainements et démonstrations.

Les deux maîtres-mots de l'installation d'une transmission par flexible sont : pas de contraintes longitudinales et un bon alignement ce qui comprend un bon centrage.
 
 
CAHIER DES CHARGES
 
Dans nos modèles, le rôle d'une transmission est de passer la puissance d'un moteur, à l'organe de propulsion :
l'hélice. Ceci dans les conditions optimum, c'est à dire avec le minimum de pertes, le minimum de contraintes aussi bien pour le moteur que pour la chaise d'hélice, toutes fois avec la possibilité de réglage de la hauteur et de l'inclinaison de l'arbre d'hélice.
Plusieurs types de ligne de transmission existent :
1-Moteur, manchon, arbre rigide, hélice (pour moteurs électriques)
2-Moteur, cardan coulissant, arbre rigide, hélice.
3-Moteur, cardan coulissant, arbre rigide, cardan, axe sur chaise, hélice.
4-Moteur, pince fixe, flexible, axe sur chaise, hélice.
5-Moteur, accouplement coulissant, flexible, axe sur chaise, hélice.
 
Pour un moteur thermique, la première solution n'est pas réalisable car le moteur doit être monté sur silent blocs pour raisons de bruit et vibrations. Cela provoque des déplacements latéraux du moteur et est donc incompatible avec un montage rigide.
Le deuxième montage, mécaniquement est très bien mais malheureusement il n'y a pratiquement pas possibilité de réglage de la position en hauteur et angulaire de l'axe de l'hélice.
Le troisième montage est très acceptable malgré la fragilité du cardan de chaise (il faut bien ajuster l'emplacement de l'axe de torsion du cardan avec le point de rencontre de l'axe de transmission et de l'axe de l'hélice. Ce montage permet de régler l'angle de l'axe de l'hélice) mais est plutôt réservé à des petites cylindrées.
Le quatrième montage, bien qu'il permette le réglage de la hauteur et de l'inclinaison de l'arbre d'hélice est à bannir car le point d'appui de la poussée de l'hélice se trouve sur le roulement du moteur (aucun système coulissant) qui verra la durée de sa vie passablement raccourcie. De plus, quelle forme (incontrôlable) prendra le flexible lorsqu'il sera en compression axiale ? Certains me diront qu'ils mettent le point d'appui de la poussée de l'hélice sur la chaise. D'accord mais dès qu'il y aura 1/10 de mm d'usure, quel sera le nouveau point d'appui ? Et si vous tenez compte de la poussée de l'hélice qui peut atteindre 10 kilos, et même plus ?
Seul le montage n°5 est acceptable, mais malheureusement est le plus complexe. C'est celui que tous les modélistes pratiquant l'ENDURO emploie. Dans les paragraphes qui suivent, nous allons voir un exemple de ce dernier montage qui a fait ses preuves.
 
1 .1 - Quel flexible utiliser ?
 
La première des choses, lorsque l'on achète un flexible est son sens de rotation en fonction de la force qui l'entraîne (le moteur) et de la force qui résiste (l'hélice). En effet, il existe des flexibles tournant à gauche et des flexibles tournant à droite Les spires du flexible que l'on achètera doivent se " resserrer " lorsque l'on tourne l'hélice en sens contraire de son sens normal de rotation ou que l'on tourne le moteur dans son sens normal de fonctionnement (fig. 1).
Au cours de ce test, si les spires ont tendance à s'écarter, ne pas utiliser ce flexible. En résumé, on utilisera un flexible dont les spires extérieures sont dans le même sens que l'angle des pales de l'hélice. Pour un moteur thermique de 15 à 35 cm3 on utilisera un flexible d'un diamètre de 6 mm, ou mieux de 6,35 mm (1/4 de pouce qui est le diamètre d'alésage des hélices Graupner, Octura et Praters). Pour des 3,5 cm3 un flexible de 4 mm ou de 3/16 suffira. Une autre caractéristique des flexibles est le diamètre du fil qui le compose (fig. 2) (je ne parle que de la couche extérieure car c'est elle qui travaille en majorité). Plus le diamètre de ce fil est faible, plus le flexible est souple, c'est à dire qu'il peut prendre des courbes plus serrées. Mais plus le diamètre du fil est faible, plus le couple à transmettre doit être réduit. Je ne peux pas donner de chiffres car toutes les abaques que j'ai trouvés s'arrêtent à 10000t/mn.

 

 

 
2 - Entraînement du flexible au niveau moteur
 
 
 
Un flexible qui transmet un couple peut avoir tendance à se rétrécir (cela est fonction du nombre et du sens des couches de fil qui le compose).
Un flexible qui est en compression axiale diminue le rayon de sa trajectoire. Dans ces deux cas, cela se traduit par des frottements supplémentaires au niveau du moteur, de la fusée d'hélice et du tube téflon. Il ne doit donc jamais être fixé simultanément à ses deux bouts. C'est pour cela que l'on emploiera toujours un système coulissant à une de ses extrêmités. Le plus simple est un entraînement par carré au niveau du moteur (fig. 3). Le carré du flexible sera enfoncé au maximum moins 3 à 4 mm. Là, nous n'avons pas le choix : il faut acheter la pièce du raccordement au moteur, ainsi qu'un flexible comportant à une extrémité une section carrée (fig. 4) de même dimension. 

3 - Entraînement de l'arbre d'hélice
 
Plusieurs solutions sont possibles, mais dans tous les cas une pièce intermédiaire est nécessaire entre l'extrémité du flexible et l'arbre d'hélice. Il est vrai que l'idéal serait d'usiner en une seule pièce l'arbre d'hélice et la noix de raccordement mais cela demande un tel matériel : tour, rectifieuse et matériel de trempe. Je ne crois pas que cette solution soit à la portée de tout le monde. En général, on utilise une pièce cylindro-conique (fig. 5).Cette pièce peut être réalisée en laiton (facile à souder à l'étain) comme sont les pièces commerciales. Si vous réalisez cette pièce, faites la en acier car les filetages des petites vis pointeau seront beaucoup plus résistants. Attention : ne pas la réaliser en acier inoxydable car en général, cet acier n'est pas soudable à l'étain.
 

 

Cette pièce est percée coté cône au diamètre du flexible et coté cylindre au diamètre de l'arbre. Cette pièce est soudée à l'étain ou collée à la " Loctite " coté flexible et tenue par une ou mieux deux vis serrant sur un plat de l'arbre d'hélice.
Cela semble simple mais de nombreuses précautions sont à prendre.
Evidemment le plus simple est d'acheter cette pièce dans le commerce très spécialisé. Ces pièces commerciales sont alésées totalement à 6,35 mm (voir légèrement plus jusqu'à 6,4). Pour être centrée correctement sur l'axe il faut que le jeu soit réduit au minimum. Toute la difficulté consistera à trouver un arbre et une noix ayant un jeu minimum (de l'ordre de 0.01 à 0.02 mm). Malheureusement les arbres sont souvent plus près de 6,33 que de 6,36. Cela peut donner jusqu'à 0.1mm d'excentration. Heureusement, les vis pointeaux, si elles ne sont pas en relief sur la noix participent au rééquilibrage, par manque de matière, de cette pièce.
Le plus gros problème d'excentration se situe au niveau du raccord du flexible et de la noix. En effet, souvent le diamètre réel du flex n'est seulement que 6.2 mm (il est rarement supérieur à 6.3). Cela est normal car les constructeurs de flex prévoient un certain jeu pour qu'il puisse être monté dans une gaine de 6.35mm. Là, le choix est simple : si vous le soudez (on verra plus loin comment réaliser la soudure) tel quel et vous obtiendrez un flex durant de 2 à 10 heures (voire plus mais ce temps est aléatoire) d'utilisation selon le centrage de tout l'ensemble. Pour du loisir, cela peut suffire et est facilement réalisable par tout modéliste.
Si maintenant vous voulez participer à des courses d'Enduro il faudra que vous soyez sur que le flex tienne au moins quatre heures + les entraînements (sinon, c'est une perte de temps énorme pendant la course). Le principe du montage est le même, mais seule la précision est augmentée. Cela conduit à réaliser soi même ses pièces : la nécessité d'un tour est pratiquement indispensable, c'est l'avantage d'adhérer à un club bien équipé. On usinera la noix avec un jeu maxi coté axe et coté flex de 0.02 mm maximum (attention, les deux alésages ne seront sûrement pas les mêmes à quelques centièmes ou dixièmes près). Coté arbre, on pourrait même faire mieux (emmanchement à chaud avec un jeu égal à 0, voire - 0.01 mais en cas de casse sur un choc, par exemple, le remplacement de l'ensemble sera plus long et le réglage de l'incidence de l'arbre de l'hélice ne sera pas garanti car il faudra démonter la chaise puisque la noix sera solidaire de l'arbre que l'on ne pourra pas sortir par l'arrière).
4 - Soudure du flexible sur la noix
 
Personnellement, j'utilise de la soudure contenant seulement 40% d'étain et 60% plomb. Les compositions contenant du cuivre ou de l'argent sont plus résistantes mécaniquement mais plus cassantes et résistent moins aux vibrations Le gros problème est le nettoyage et le décapage du flexible. En effet, au cours de sa fabrication, les fibres du flexible sont lubrifiées. En final, cela se traduit par de la graisse à cœur, qui ne s'éliminera pas facilement. On obtient un bon résultat en trempant l'extrémité du flex successivement dans un bain de trichloréthylène, puis d'essence, et d'acétone (agiter pendant la trempe). Si vous pouvez terminer dans un bac à ultrason avec un mélange détergent et dégraissant, n'hésitez pas. Pour souder le flex et la noix centrés, il vous faut faire un montage qui tienne les deux pièces en place centrées. Je ne peux pas vous faire une photo car personnellement, je réalise directement le montage sur un tour mais le principe est le même.
(fig. 6)
 

 

Maintenant, il faut décaper les pièces à souder. Ne pas compter sur le décapant de soudure ayant une âme auto-décapante (c'est bon pour du cuivre ou de la radio) mais une pâte genre Hampton, Rhöttenberg, Castollin spéciale étain ou plomberie etc.… Mais, ce qui est supérieur à tout cela c'est tout simplement d'utiliser de " l'eau à souder " que l'on aura préparée soi même (voir plus bas). Tremper l'extrémité du flexible dans " l'eau à souder ". Avec un petit pinceau, mettre un peu d'eau à souder dans la noix. Avec un petit chalumeau à butane et air, chauffer la noix, puis étamer l'intérieur. Chauffer le flexible (modérément pour ne pas le détremper) puis étamer la partie qui entrera dans la noix. Mettre l'ensemble dans le montage de centrage. Chauffer la noix et rajouter un peu de soudure. La chaleur doit faire fondre la soudure qui était sur le flexible. Laisser refroidir. Les précautions à prendre sont : Ne pas trop chauffer le flexible, se méfier des effets de capillarité qui font que la soudure pourrait remonter dans le flexible et le rigidifier. Si, pour tenir la noix vous vous servez d'un morceau d'axe en acier, faites très attention de ne pas le souder dans la noix. Personnellement j'utilise pour tenir la noix un axe en aluminium qui est insoudable à l'étain.
Préparation de l'eau à souder : Se munir d'acide chlorhydrique et de morceaux de zinc (vieux morceaux de gouttière par exemple). Dans un récipient en verre d'au moins 500 ml et bien sec, verser environ 100 ml d'acide chlorhydrique. Dissoudre lentement de petits morceaux de zinc. Attendre qu'un morceau soit dissous pour en mettre un autre. Si cela chauffe de trop (risque de faire fondre le récipient) attendre qu'il refroidisse avant de continuer à mettre du zinc. Manipuler tout cela au grand air avec des gants et des lunettes de protection car il peut y avoir risque d'inflammation (le gaz qui se dégage est de l'hydrogène) ou brûlure chimique par projections si l'on veut aller trop vite. Rajouter du zinc jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de bulles de gaz qui se dégagent et qu'il y ait refus de dissolution du métal. Filtrer sur un papier filtre (filtre à café)
 
5 - Trajectoire
 
De nombreuses théories (modélistes) disent que l'on doit faire suivre au flexible une trajectoire en S. Je veux bien mais n'en voit pas les avantages (par contre je vois des inconvénients). Ce que je vous conseille plus loin est plus de l'expérience que de la théorie.
Le principe utilisé est de faire une courbe du plus grand rayon possible (fig. 7). Cette courbe s'arrêtera entre 7 et 8 cm devant la noix de raccordement à l'axe de l'hélice. Cela oblige à faire un petit tunnel dans la coque Attention : il faut refaire le V de la coque pour répondre au règlement). Le flexible tournera dans un tube en Téflon de 7 mm de diamètre intérieur et de 9 mm de diamètre extérieur. Le tube Téflon sera monté dans un tube rigide (laiton ou acier inox) de 9 mm intérieur et de 10 mm de diamètre extérieur. La longueur du tube Téflon sera tel que côté moteur il laisse environ 2 cm de libre au flexible. Cela est nécessaire pour absorber les déplacements du moteur monté sur silent bloc. Coté chaise d'hélice, le tube Téflon dépassera environ 5 mm après le tableau arrière. Le tube rigide, coté moteur laissera dépasser le tube Téflon d'environ 1 cm et laissera coté noix de raccordement 7 à 8 cm du tube de Téflon libre. Les dessin fig. 8 et 9 expliquent le montage. Sur le dessin fig. 8, une pièce supplémentaire (repaire 3) et fig.10 sert à courber l'extrémité libre du tube de Téflon. Cela permet de monter et aussi d'incliner l'arbre de l'hélice sans que le flexible ne touche le téflon à sa sortie. Sur la photo, une vis a été enlevée pour montrer le réglage en hauteur.
Ce montage est un exemple. Il est possible de le perfectionner (adjonction de graissage, bloquer le tube Téflon pour qu'il ne puisse pas reculer etc.…). Mais, ces derniers détails ne peuvent être effectués sur un montage sain à la base.

 
 
6 - Entretien
 
Même bien installé, un flexible sollicité par nos moteurs demande certaines précautions et vérifications pour son emploi sans problème.
1 - Après chaque navigation, une fois rentré à l'atelier, sortir le flexible de sa gaine en téflon. L'essuyer avec un papier (type Sopalin). Le tremper ou le nettoyer avec un solvant type White, pétrole, gaz-oil ou essence. Cela afin d'enlever toutes les impuretés contenues dans la graisse usagée qu'il comporte encore. Le laisser sécher.
Pendant ce temps, rincer l'intérieur du tube Téflon avec les mêmes solvants. Passer un petit morceau de coton dans le tube Téflon afin de bien le nettoyer.
Quand les pièces sont bien propres, enduire le flexible d'une huile épaisse type boîte de vitesse (SAE 80 ou 90), puis le remettre en place.
2 - A chaque remplissage du réservoir du bateau, Introduire quelques gouttes d'huile SAE 80 ou 90) dans le tube du flexible par le haut de la transmission.
3 - Remarques La théorie dit qu'une pièce en métal tournant dans du Téflon ne doit pas être lubrifiée. La pratique dit : " OK " mais venez faire le 24 heures et vous comprendrez (je passe sur les mots que vous prononcerez lorsque vous essayerez d'extraire le magma de métal mélangé à du Téflon, bien tassé dans le tube d'étambot métallique).
Pourquoi ?
En mécanique, on ne doit jamais faire frotter deux pièces de même matériaux (et même de dureté semblable) entre elles car on tend vers un grippage (arrachage brutal du matériaux d'une pièce par l'autre). L'acier du flexible, aux vitesses où l'on tourne s'use et perd ainsi de toutes petites particules. Ces particules vont se loger dans le tube Téflon (qui est un matériau qui glisse sur lui même, bouchant ses trous mais enrobant aussi les particules métalliques). Au bout d'un certain temps, des particules métalliques à moitié plantées dans le Téflon entrent en contact avec le flexible et c'est le grippage, le Téflon est arraché. Pour éviter cela la seule solution est d'empêcher ces particules de métal d'entrer en contact intime avec le matériau du flex en intercalant un film d'huile très résistant. D'où l'utilisation d'une huile très épaisse et nécessité d'un nettoyage approfondi après chaque utilisation (pensez au massacre que pourrait faire un flex un peu rouillé dans le Téflon où les particules de rouilles vont immédiatement se fixer).
-Ne jamais utiliser de graisse ou huile aux silicones. En effet, ces derniers vont se fixer très solidement dans le tube Téflon ainsi que sur le flexible. Ainsi il y a frottements entre silicones et silicones. Le résultat sera un magnifique grippage et bon courage pour extraire les pièces.
-Le WD 40 peut être employé pendant le stockage du modèle mais ne dispense pas d'une lubrification avec une huile épaisse avant navigation. En effet, ce produit qui a de bonnes qualités de nettoyage, de lubrification et de conservation évolue dans le temps. Il vient d'être vaporisé : il est très fluide et permet un bon nettoyage. Le solvant s'évapore : il devient un lubrifiant. Mais au bout d'un certain temps ils ne reste plus qu'une couche fine de graisse dont la viscosité très importante n'assure plus une lubrification suffisante mais seulement la conservation.
 

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