CONCEPT DE FONCTIONEN TECHNOLOGIE

Février 2005

centre dedéveloppementpédagogiquepour la formation généraleen science et technologie

Le concept de « fonctionfonction » est fondamental en technologie. La fonction est le rôle joué par un objet, un système, un sous-système ou encore par un organe, une pièce.

Analysons, à titre d'exemple, un objet bien connu de tous : la bicyclette.

La bicyclette est un objet technique d'une certaine complexité. On peut le considérer comme un système dans lequel se trouvent plusieurs sous-systèmes et un grand nombre d'organes mécaniques et électriques.

La fonction du système bicyclette est de : permettre à une personne de se déplacer rapidement en montant sur un cycle constitué d'un cadre et de deux roues dont l’une, à l’avant, est directrice et l'autre, à l’arrière, est mue par la force des jambes actionnant un pédalier.

Chaque sous-système est composé de plusieurs organes (moins que la bicyclette) et remplit une fonction différente. Par exemple, la transmission est constituée d'un plateau, de pédales, de manivelles, d'une chaîne, de pignons et de dérailleurs avant et arrière. Elle a comme fonction de transmettre l'effort (la force) du cycliste à la roue arrière en lui permettant, avec une force constante, de varier la vitesse de la bicyclette en fonction des conditions de la route (plat, pente, vent).Il en est ainsi pour chacun des sous-systèmes de la bicyclette.

Essayons donc d'illustrer la bicyclette comme système avec ses sous-systèmes.

LA FONCTIONLA FONCTION

Système bicyclette

Sous-système freinage

Sous-système éclairage

Sous-système cadreSous-système roue

Sous-système transmission

Sous-système selle

Sous-système fourche

Fonction : assurer le freinage de la bicyclette.

Fonction : assurer l'éclairage avant et arrièreà partir d'une source de courant autonome.

Fonction : assurer le confort du cycliste. Fonction : assurer la liaison des autres sous-systèmes.

Fonction : assurer le changement de vitesse.

Fonction : assurer le maintien de la roue avant et la direction

de la bicyclette.

Fonctions : assurer une liaison élastique avec le sol (amortir les chocs) et permettre

le roulement de la bicyclette.

SYSTÈME ET SOUS-SYSTÈMES HIÉRARCHIQUES

Sous-systèmes de la bicyclette

Sous-système de la roue Sous-système de la roue

Sous-systèmede la jante

Jante

Moyeu

Bande caoutchoutéePneu Chambre à air et sa valve

Sous-systèmede la jante

Rayon

Sous-systèmede la chambre à air

Chambre à air Valve

Pièce Pièce

PiècePièce

Pièce ... Pièce ... Pièce ...

Cerceau

Roue

Toutes les pièces agencées entre elles remplissent des fonctions qui peuvent êtremécaniques, électriques ou autres. Avant de construire un objet comportant des mécanismes ou de comprendre le fonctionnement d'un objet (analyse), il faudrait donc :

- connaître les différentes fonctions susceptibles d'être remplies par une pièce;- connaître les propriétés des matériaux afin de choisir ceux qui pourront bien remplir leur fonction. On distingue plusieurs catégories de fonctions; nous nous attarderons à étudier les plus courantes. Les fonctions mécaniques, dites élémentaires, les plus courantes sont les suivantes : • la fonction liaison ( liaison encastrement, liaison pivot, liaison glissière, liaison hélicoïdale, liaison rotule, liaison-appui-plan); • la fonction guidage; • la fonction lubrification; • la fonction étanchéité.

Les fonctions mécaniques dites complexes sont les suivantes : • la transmission du mouvement; • la transformation du mouvement.

Les fonctions électriques dites élémentaires sont : • la fonction alimentation; • la fonction isolation; • la fonction conduction; • la fonction commande; • la fonction transformation de l'énergie.

Il existe des fonctions particulières dans d'autres domaines, par exemple la fonction isolation thermique en construction.

Nous nous attarderons pour l'instant à l'étude des fonctions mécaniques élémentaires les plus fréquentes, soit la liaison et le guidage.

LES FONCTIONS PARTICULIÈRESLES FONCTIONS PARTICULIÈRES

Lorsqu'une pièce empêche le déplacement d'une autre pièce, c'est-à-dire supprime une liberté de cette pièce, (voir fiche sur le mouvement), il y a liaison de ces deux pièces.

Une liaison peut être :

• Rigide• RigideC'est-à-dire que l'organe de liaison ne permetaucun changement de position des pièces qu'il relie.

• Élastique• ÉlastiqueC'est-à-dire que l'organe de liaison s'aplatit ou s'étire pour permettre aux pièces de changer de position. Ces liaisons utilisent des ressorts, des blocs de caoutchouc, etc.

Note : Les liaisons élastiques sont fréquentes dans des mécanismes complexes.

Les vis qui sont les organes de liaison ne permettent aucun mouvement de la poignée (par rapport à la porte).

Le ressort est l'organe de liaison qui permet aux deux parties de la fourche dejouer le rôle de suspension.

FONCTION LIAISONFONCTION LIAISON

• Démontable• DémontableUne liaison est démontable quand on peut séparer à volontéles pièces liées sans détériorer l'organe ou les surfaces de liaison.

• Non démontable• Non démontable(On peut dire également indémontable ou permanente.)

Les pièces liées ne peuvent pas être séparées sans détérioration de l'une d'elles ou de l'organe d'assemblage.On doit percer le rivet pour l'enlever.

Les deux parties de laserre sont démontables

Liaison-pivot par vis

Rivet

Ressorts sousles souffletsde caoutchouc

• Complète• ComplèteLa liaison est complète lorsqu'elle ne permet aucune liberté de mouvement entre les pièces. Une liaison complète rend deux pièces solidaires (liaison-encastrement).

• Partielle• Partielle S'il y a possibilité de mouvement, on dit que c'est une liaison partielle .On dit alors qu'il y a une liberté de rotation ou de translation.

AA

BBLa pièce ou l'ensemble A peut tourner partiellementpar rapport à l'ensemble B.

• Directe• DirecteElle est caractérisée par l'absence d'organe de liaison entre les pièces à assembler. La liaison directe des deux pièces s'obtient par les formes complémentaires des pièces elles-mêmes.

• Indirecte• Indirecte Une liaison indirecte comporte un ou plusieurs organes d'assemblage.

Directe Indirecte Rigide Élastique DémontableNon

démontable Complète Partielle

LIAISONS

X

X

X

X

X

X

X

X

Ici, les vis assurent la liaison entre la porte et la charnière.

Le capuchon ne nécessite pas d'organe deliaison pour tenir sur le stylo.

Exemples d'analyses des caractères

des liaisons

FONCTION GUIDAGEFONCTION GUIDAGEUn guidage est un dispositif par lequel une ou plusieurs pièces suppriment certaines libertés à une autre pièce pour lui permettre de faire un déplacement déterminé.Exemples : - guidage en rotation par liaison-pivot, - guidage en translation par liaison-glissière.

Guidage en rotationGuidage en rotationIl y a guidage en rotation lorsqu'on dirige une pièce en rotation, c'est-à-dire qu'on permet à une pièce un mouvement de rotation seulement. (Ce genre de guidage est généralement fait de pièces de formes cylindriques.)

Guidage en translationGuidage en translationIl y a guidage en translation lorsqu'on dirige une pièce selon un mouvement rectiligne, c'est-à-direqu'on permet à une pièce un mouvement en ligne droite seulement. Ce genre de guidage est généralement fait de pièces de forme prismatique.

Pour qu'il y ait guidage...Pour qu'il y ait guidage...La plupart du temps, un guidage demande :1- la réalisation d'une liaison partielle (liaison-pivot ou liaison-glissière);2- un jeu suffisant dans la liaison pour laisser la liberté du déplacement;3- une course suffisante de la pièce mobile;4- la réduction des frottements entre les pièces.