HISTOMOBILE

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par François Dovat

Le couple qui nous intéresse ici n’est ni marié ni adultère. Il est constitué de deux forces diamétralement opposées tendant à faire tourner un objet sur son axe. Il s’agit donc d’un couple de rotation, nommé aussi moment de rotation et l’on réduit ses deux composantes à une seule prenant appui sur l’axe.

En essayant de tourner une clef dans une serrure, un volant, un robinet, de visser un bouchon ou un écrou, on exerce sur ces objets un couple. Si l’objet tourne, un certain travail est effectué. La puissance développée est d’autant plus grande que le temps mis pour accomplir un travail déterminé est court.

Un cycliste qui appuie de tout son poids sur une pédale produit un couple que l’on mesurait en kilogrammètres (mkg). Si ce cycliste pèse 90 kg et si la pédale est longue de 0,17 m, le couple obtenu est de 90 · 0,17 = 15,3 mkg , soit celui d’un moteur de 1,6 litres. Mais si la puissance de ce moteur est plus grande que celle du cycliste, c’est qu’il tourne plus vite, car le couple n’est que l’une des deux composantes de la puissance, l’autre étant la vitesse de rotation. La montée d’une dénivellation implique un travail déterminé ; plus le régime du pédalier ou du moteur est élevé et plus vite le travail sera exécuté, à couple identique.

On calcule donc la puissance en multipliant le couple par la vitesse angulaire dite aussi régime de rotation. Comme un cheval vapeur (ch) est la puissance nécessaire pour monter 75 kg d'un mètre en 1 seconde, si le couple est donné en mkg et le régime en t/mn, la relation est obtenue par la constante 716,2 (résultat de 60x75 divisé par 2π). En clair, il suffit de multiplier le couple par le régime et de diviser par 716,2 pour obtenir la puissance ; ou inversement, de diviser la puissance par le régime et de multiplier par 716,2 pour connaître le couple. Ce dernier chiffre est dû à la nature des unités employées. Si l’on use les unités S.I. (Nm, kW), on a : 60x1000 divisé par 2π, soit 9549.

             M(Nm) * n (1/min)

P(KW) = ----------------------------

                     9549

Le couple développé par un moteur est mesuré au banc d’essai à différents régimes. En reliant les points de mesure, on obtient sa courbe de couple. La courbe de puissance est alors calculée à l’aide de l’une des deux constantes.

Les engrenages d’une boîte à vitesse ont des dents, non pas pour mordre, mais pour transmettre une puissance. Même si les deux roues dentées ont un nombre de dents différent, on va récupérer sur celle qui est entraînée la puissance d’entrée (à 2% de pertes près), mais le couple et le régime auront changé en proportion des nombres de dents respectifs. Par ex., si un pignon de 10 dents entraîne une roue de 40 dents, le rapport de démultiplication est de 4 sur toute la planète Terre (ou parfois de 0,25, ce qui revient au même). Le régime de sortie sera divisé par 4 et le couple multiplié par 4. Un engrenage est comparable à deux leviers en interaction ; en changeant les nombres de dents respectifs, on modifie la longueur des bras de levier.

Courbes caractéristiques d’un moteur de camion. Un couple constant (ligne horizontale Nm) correspond à une montée linéaire de la puissance (ligne oblique). Une puissance constante (ligne horizontale kW) provient d’une courbe de couple en hyperbole, dite hyperbole d’équipuissance (ici de 1750 à 2200 t/mn). Les lignes à l'intérieur de la courbe de couple (diagrammme d'isoconsomation) indiquent la consommation spécifique; on constate qu'elle diminue avec la charge.

(© François Dovat)
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Idée & conception © 1999-2011 van Damme Stéphane.


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