Un arbre de pignon est l’élément d’entraînement principal de la plupart des ensembles de trains d’engrenages. L’arbre transfère l’entrée d’un arbre d’entraînement ou d’une manivelle au reste des engrenages pour produire le travail pour lequel le train d’engrenages est conçu. Un arbre de pignon peut transférer ce mouvement d’entraînement à un ensemble d’engrenages linéaires ou à un ensemble d’engrenages coniques à angle droit, tel qu’un différentiel de véhicule. Les arbres de pignon et leurs engrenages d’entraînement associés sont généralement des ensembles monoblocs usinés à partir d’une seule pièce d’acier. Les arbres de pignon peuvent traverser plusieurs paliers de support le long de leur parcours et comporteront généralement un joint de sortie dans les applications impliquant des boîtes de vitesses remplies d’huile.
La plupart des ensembles de trains d’engrenages transfèrent une entrée mécanique de rotation en une sortie de vitesse ou de couple augmenté ou diminué. Ils permettent également d’ajuster la direction de l’entrée pour entraîner les éléments à angle droit. La plupart des entraînements d’entrée sont fournis par un arbre d’entraînement ou un mécanisme à manivelle. Des exemples courants de ces entrées comprennent l’arbre d’entraînement et le différentiel d’une automobile et le mécanisme d’entraînement d’un moulinet de pêche. Les deux prennent l’entrée de l’arbre d’entraînement ou de la manivelle du cylindre et transmettent le mouvement de rotation à une série d’engrenages via un arbre de pignon. L’arbre de pignon constitue donc le premier étage du train d’engrenages.
Les arbres de pignon sont généralement équipés d’un ou plusieurs engrenages qui transfèrent l’entrée d’entraînement au reste de l’ensemble d’engrenages. La plupart des arbres de pignons et des engrenages sont des pièces monobloc usinées à partir d’une seule billette d’acier. Cela augmente la résistance de l’arbre et sa capacité résultante à absorber le couple considérable qui lui est appliqué pendant le fonctionnement. Malheureusement, cela signifie généralement qu’un pignon usé ou cassé nécessite le remplacement de l’engrenage et de l’arbre.
Ces arbres sont généralement assez courts, ne couvrant que l’espace entre l’entrée de la boîte de vitesses et les premiers engrenages du train. Dans certaines conceptions de trains d’engrenages, l’arbre passera à travers un roulement ou une bague qui supporte l’arbre et réduit le frottement. Dans les boîtes de vitesses étanches fonctionnant dans un bain d’huile, l’arbre de pignon sera équipé d’un joint d’huile à sa sortie de la boîte de vitesses. Les entraînements ouverts plus simples, tels que les ouvre-portes manuels et les manivelles de pompe, comportent des ensembles d’arbre à pignon et d’engrenage exposés qui reposent sur une lubrification manuelle par points. Dans certains trains d’engrenages, l’ensemble arbre pignon-engrenage sera fait d’un matériau plus dur que les engrenages qu’il entraîne, car les rapports de boîte de vitesses signifient qu’ils subissent des taux de contact engrenage-dent plus élevés.