Comprendre la fonction et la performance de l'arbre de transmission (cardan)

L'arbre de transmission (ou arbre de propulsion, arbre moteur, arbre de queue ou arbre Cardan) est un composant du moteur automobile qui transmet la puissance de la boîte de vitesses au différentiel. Il est aussi utilisé sur bateaux et aéronefs.

Qu'est-ce qu'un arbre de transmission ?

C'est un composant mécanique qui transmet le couple et la rotation. Il relie d'autres composants et la transmission qui ne peuvent être connectés directement à cause de la distance.

Largement utilisé dans la marine, l'aviation, etc. pour le même usage.

L'arbre doit être assez résistant pour supporter les contraintes : il subit torsion et cisaillement pendant la transmission. La charge supportée équivaut à la différence entre le couple d'entrée et la charge.

Lecture suggérée : Composants d'un moteur automobile

Des composants de support sont nécessaires : joints de cardan (universels), accouplements à mâchoires, ou joints élastiques (rag joints).

La fonction de l'arbre de transmission est de transmettre la puissance du moteur de la boîte de vitesses à l'essieu arrière, via un joint de cardan.

La vidéo ci-dessous montre le fonctionnement d'un arbre de transmission :

Exigences et conception d'un arbre de transmission :

Un arbre fonctionnel doit avoir :

• Résistance torsionnelle élevée : section circulaire pleine ou creuse.
• Charges axiales réduites : la résonance nuit à la durée de vie. Elle transmet des forces dynamiques excessives aux supports d'extrémité. À éviter.
• Traitement thermique et trempe : acier de haute qualité, trempe par induction.
• Équilibrage dynamique : crucial car le tourbillon (whirling) devient critique à haute vitesse. Test d'équilibrage sur machine électronique.
• Soudure efficace : soudage par immersion (soudage au CO2).

Schéma d'un arbre de transmission :

Principales pièces de l'arbre de transmission

• Joints de cardan (universels) : transmettent le couple du moteur à l'essieu arrière.
• Cannelures : aux extrémités de l'arbre dans le manchon. Permettent une légère variation de longueur entre l'unité motrice et l'unité menée. Protègent aussi les paliers d'entrée/sortie.
• Bride : supporte la liaison arbre/boîte.
• Palier principal : supporte et guide l'arbre.

Lecture suggérée : Types de moteurs automobiles

Types d'arbres de transmission

Sur un véhicule, un arbre longitudinal transmet la puissance du moteur/boîte à l'autre extrémité. De courts arbres transmettent la puissance à d'autres composants avant d'atteindre les roues. Voici les types :

Arbre monobloc (single-piece) : pour distance courte moteur-essieux. Généralement véhicules 4 roues motrices. Soudure par friction au jonction pour améliorer résistance, qualité, durabilité.

Arbre bipièce/tripièce : pour longue distance moteur-essieux. Aussi sur traction avant à base propulsion (4 roues motrices). La division en 2 ou 3 parties réduit le nombre critique de tours, évitant les vibrations.

Lecture suggérée : Applications du moteur diesel

Ceci termine l'article « Arbre de transmission : définition, types, principe de fonctionnement, pièces, conception ». J'espère que vous avez acquis les connaissances. Merci de commenter, partager et recommander ce site aux autres étudiants techniques. Merci !