Le cardan est un élément indispensable de la transmission d’une voiture à propulsion ou à transmission intégrale. Ce nœud n’est pas très complexe dans sa conception, mais il est très important – sans lui, la voiture ne peut tout simplement pas se déplacer. Nous vous présentons les principales caractéristiques du cardan, les dysfonctionnements les plus fréquents et les moyens de les éviter.
Qu’est-ce qu’un cardan et à quoi sert-il
Le cardan, ou plus simplement le cardan, est un élément de la transmission de la voiture qui transmet la rotation de la boîte de vitesses ou de la boîte de transfert à la boîte de vitesses des roues motrices. Si ces unités étaient fixées rigidement l’une par rapport à l’autre, elles pourraient être reliées par un arbre ordinaire. Mais en réalité, la boîte de vitesses et les réducteurs sont situés dans des plans différents l’un par rapport à l’autre et peuvent même changer de position l’un par rapport à l’autre pendant le fonctionnement de la suspension. Et plus ces changements sont importants, plus la course de la suspension est grande.
Par conséquent, le cardan de la voiture doit être en mesure de transmettre la rotation lors des changements d’angle et de distance entre les unités de la transmission. C’est pourquoi son dispositif est plus complexe qu’il n’y paraît.
Construction et types de transmission à cardan
À quoi ressemble le cardan ? À première vue, il semble assez simple, mais il comprend en fait plusieurs éléments importants. Voici ce qui compose un arbre à cardan :
- arbre(s) tubulaire(s);
- joints d’angle;
- coussinets de suspension;
- connexion par fente;
- accouplement élastique.
La partie principale, la plus grande et la plus visible de l’arbre de transmission est le long tube, appelé arbre central. À rigidité et résistance égales, un tube creux est plus léger qu’une barre pleine.
Les arbres de transmission monotubes sont les plus simples et les moins chers. Mais si le cardan doit être structurellement long, il est fabriqué à partir de plusieurs tubes reliés entre eux de manière mobile. La photo ci-dessous permet de mieux comprendre la structure du cardan.
Pour relier les pièces du cardan entre elles, on utilise des joints de vitesse angulaire. Il y en a au moins deux dans un arbre monotube ou plus dans les modèles composites.
Le plus souvent, on utilise des joints homocinétiques inégaux, appelés croix en raison de leur forme caractéristique. Pour chaque croix, les extrémités de l’arbre et les brides de la transmission sont pourvues de fourches – motrice et entraînée. Entre elles, il y a une croix avec quatre pattes, chacune contenant un roulement à aiguilles. Des fentes et des cannelures sont prévues pour la fixation de la structure.
Les cardans à croix appartiennent au type de cardans asynchrones. La particularité de ce type d’articulation est la rotation inégale de la fourchette entraînée par rapport à la fourchette entraînante, si leurs axes ne sont pas parallèles. En clair, la fourchette entraînée ralentit deux fois la vitesse de rotation et l’accélère deux fois au cours d’un tour de la fourchette entraînante, ce qui crée davantage de vibrations.
Le type synchrone comprend des engrenages à cardan, dans l’articulation desquels on utilise des joints à angle égal, ou des joints à rotule, comme ceux utilisés dans l’entraînement des roues avant. À l’intérieur de ces articulations, une fourche à plusieurs lames s’engrène avec des billes qui roulent dans des rainures spéciales. Cela permet d’égaliser la vitesse de rotation. Ces arbres de transmission génèrent moins de vibrations, mais sont plus compliqués et nettement plus chers.
Parmi les modèles exotiques, on peut citer celui qui utilise des accouplements en caoutchouc comme charnière. Cette option est simple et bon marché, mais dans la pratique, elle n’est pratiquement jamais utilisée, car elle n’est pas conçue pour transmettre un couple important et ne fonctionne pas avec des courbes importantes dans l’entraînement.
Le palier de suspension, ou de support, est utilisé pour soutenir et stabiliser la rotation du cardan, s’il est de conception composite.
Étant donné que les unités reliées par le cardan se déplacent l’une par rapport à l’autre, le dispositif de cardan comprend nécessairement une connexion cannelée. Cela lui permet de modifier sa longueur dans la plage requise.
La transmission à cardan comprend également un accouplement élastique en caoutchouc ou en caoutchouc-métal, qui est généralement installé à l’endroit où il est relié à la boîte de vitesses. L’élasticité de l’accouplement réduit les secousses et les vibrations pendant le fonctionnement du mécanisme et protège la transmission contre les chocs.
Lorsque les unités connectées sont fortement déplacées l’une par rapport à l’autre, un arbre à cardan à deux croix est installé.
Diagnostic des dysfonctionnements du cardan
En règle générale, l’usure et le dysfonctionnement de l’arbre à cardan se manifestent par divers bruits, ainsi que par des vibrations qui se produisent lorsqu’il tourne rapidement. Voici les principaux symptômes et les moyens de réparer votre cardan.
Clics, cliquetis (comme sur un tuyau vide) au toucher. Vibrations en cas d’accélération ou de coup d’accélérateur. Causes:
- L’usure de la traverse de l’arbre de transmission. Il est nécessaire de remplacer la traverse, il n’y a pas d’autres options.
- Usure des cannelures de l’arbre de transmission. Éliminer le module avec les cannelures ou une partie de l’arbre ou de l’ensemble de l’arbre.
- Le manque de serrage des boulons qui fixent l’arbre de transmission aux brides des unités. Tous les boulons doivent être serrés.
Squeak lorsque l’arbre fonctionne (son apparence peut dépendre de l’angle de fonctionnement du mécanisme). Causes:
- Le joint transversal du cardan est coincé. Il est nécessaire de remplacer le joint.
- La rotule est bloquée. Si elle est légèrement usée, elle peut être reconstruite et lubrifiée, si elle est très usée, l’articulation doit être remplacée.
Vibration du cardan lors de la conduite. Raisons:
- Déséquilibre du cardan. En règle générale, cela se produit après un démontage/montage incorrect avec remplacement des traverses ou d’autres éléments.
- Violation de la souplesse des joints transversaux. Il est nécessaire de remplacer les joints usés.
- Manque de lubrification dans les joints cannelés de l’arbre à cardans. Démontez et lubrifiez les nœuds.
- Perte de plaques d’équilibrage. Éliminée par l’équilibrage.
- Dégâts mécaniques au niveau du tube de cardan. Dans ce cas, seul le remplacement de la pièce par une nouvelle est possible.
Hurlement ou sifflement pendant le fonctionnement
La cause la plus probable est l’usure du palier de suspension de l’arbre à cardans. Il est nécessaire de le remplacer.
Comment vérifier l’état de la transmission à cardan
Le diagnostic de la transmission à cardan est assez simple, et si vous disposez d’une fosse ou d’un ascenseur, il est tout à fait possible de l’effectuer vous-même – après tout, tous les éléments sont situés à la vue de tous. Voici ce qu’il faut vérifier :
- Les traces de dommages mécaniques sur l’arbre et les autres éléments de la transmission à cardan – elles doivent être absentes.
Articulations ou traverses. Ils ne doivent pas présenter de jeu. On peut le sentir en essayant de tourner l’arbre avec les mains ou en faisant osciller le tube d’un côté à l’autre. - Pulsations des articulations. Elles doivent être intactes, sans déchirures, fissures ou traces d’huile.
- L’accouplement élastique. Il est inadmissible qu’il y ait des fissures et encore plus de déchirures. Il est préférable d’inspecter l’accouplement en tournant l’arbre.
- Roulements de suspension. Il ne doit pas y avoir de jeu ni de cliquetis si l’on prend les deux arbres du cardan de part et d’autre du palier et qu’on les sépare en les secouant.
- Joint cannelé. Il ne doit pas y avoir de jeu, ce qui doit être vérifié en faisant basculer et tourner l’arbre.
- Les éléments de liaison de la transmission de la prise de force. Assurez-vous que toutes les fixations sont en place et correctement serrées.
Totaux
- L’arbre à cardan est un nœud de la transmission de la voiture, qui transmet la rotation de la boîte de vitesses ou de la boîte de transfert à la boîte de vitesses des roues motrices, situées dans des plans différents.
- Les principaux éléments du cardan sont l’arbre ou les arbres tubulaires, les joints homocinétiques, les paliers de suspension, les joints cannelés et les accouplements élastiques.
- Les principaux défauts du cardan, tels que les chocs ou les bruits parasites pendant le fonctionnement, sont liés à l’usure de ses éléments mobiles. Le cardan peut également être déséquilibré.
- L’état des éléments de l’arbre à cardan est facile à vérifier indépendamment si vous disposez d’une fosse ou d’un palan.
