Sous une forme qui nous est plus ou moins familière, l'arbre de transmission était utilisé sur les voitures à la fin du XIXe siècle. Aujourd'hui, presque aucune voiture avec plein ou À traction arrière, il est également utilisé sur les voitures à traction avant.
Et on le retrouve également sur de nombreuses versions de motos, trait distinctif Un deux ou trois roues similaire est la capacité de se déplacer indépendamment en marche arrière.
Qu'est-ce qu'un cardan
Techniquement, une transmission à cardan est un moyen de transmettre la rotation entre deux arbres mal alignés. Un cardan classique est constitué des éléments suivants :
Arbre (tuyau);
- une paire de fourchettes dont une à fente coulissante ;
- une paire de croix ;
- deux brides de montage.
Les dimensions de chaque composant sont sélectionnées individuellement - en fonction du poids de l'équipement, de la puissance du moteur, des unités utilisées (boîte de vitesses, boîte de transfert, essieu moteur), ainsi que les caractéristiques de fonctionnement. Ainsi, pour une variété de véhicules tout-terrain (SUV) et pour les voitures à grande vitesse, l'une des principales conditions est la force physique.
Une conception similaire a été développée il y a très longtemps ; au moins, le mathématicien et ingénieur italien Girolamo Cardano, qui a vécu au XVIe siècle, a décrit quelque chose de très similaire. C'est souvent à cette personne qu'on attribue l'invention du joint universel, mais en fait il n'a parlé que d'un mécanisme déjà existant et fonctionnel. Mais il y avait peu de chercheurs de ce type, et même ceux capables d'exprimer clairement leurs pensées sur papier ; les gens utilisaient tout selon le principe « ça marche, et Dieu merci », donc personne ne peut encore nommer la « date de naissance » exacte avec une précision absolue. .
Sur un certain nombre de machines, l'utilisation d'un cardan monobloc est irréaliste en raison de la grande distance entre les unités connectées. Dans ce cas, la transmission est réalisée en équipe, à partir d'une paire ou de plusieurs arbres, et de tels « membres de la famille » comme support intermédiaire et roulement de suspension.
Plus en détail, un pore promotionnel est une sorte de support avec une pince fixée au corps et fixant la partie médiane de la transmission qui y est vissée. Pour y assurer une rotation sans problème et réduire l'usure des pièces de contact, un roulement de suspension est installé dans le collier, qui est pressé sur le tuyau. En conséquence, les écarts du milieu du système par rapport à l'axe longitudinal disparaissent pratiquement et les vibrations sont réduites.
Une solution très utile était le support mobile. Il peut y avoir plusieurs connexions cannelées, mais au moins l'une d'elles est rendue libre, c'est-à-dire que la longueur du cardan peut changer du fait que la fourche (bride) glisse le long de la pointe (ou à l'intérieur du manchon). Ceci est fait afin de compenser les changements inévitables dans les distances entre les unités d'accouplement qui se produisent lors de la conduite sur des routes inégales, en augmentant (diminuant) la quantité de chargement, en tournant, etc.
Où est utilisé l'arbre à cardan ?
Le dispositif est le plus largement utilisé en tant que composant d'une transmission - pour transmettre le couple de la boîte de vitesses à la boîte de transfert et aux boîtes de vitesses d'essieu. De plus, la transmission à cardan est utilisée dans la direction pour communiquer avec le mécanisme de direction.
Structurellement, les deux options sont identiques, mais peuvent différer par la configuration spécifique, ainsi que par un certain nombre d'indicateurs, tels que la résistance, la résistance à l'usure et les dimensions.
Vous devez absolument faire attention à une nuance : l'angle maximum autorisé pour la charnière peut être considéré comme étant de 12 à 15 degrés. Lorsque cette valeur est dépassée, les pertes lors du processus de transmission du couple sont garanties, puis des problèmes de facilité de tournage commencent et, finalement, la conception cesse d'être efficace. Pour l'essieu moteur avant, l'angle réel est de 30 voire 40 degrés, donc l'utilisation d'arbres à cardan ici est non seulement peu pratique, mais impossible. Au lieu de cela, il est d'usage d'installer un joint homocinétique - un joint d'égaux vitesses angulaires, dont les principes de fonctionnement et les caractéristiques méritent un article à part.
Qu'est-ce qui est bien et qu'est-ce qui est mal
Et puisque nous parlons de situations où il est impossible de l'utiliser, il convient de rappeler quelques points plus positifs et moins positifs. La résistance est le principal avantage des arbres à cardan par rapport aux joints homocinétiques. Par conséquent, lorsque des charges de poids importantes sont impliquées, un arbre à cardan est presque toujours installé.
Quant aux inconvénients, il y a là encore le poids (on s'en souviendra plus tard), le bruit et les vibrations en fonctionnement. Bien qu'en ce qui concerne ce dernier, il convient de noter qu'un cardan normal, utilisable et équilibré, fait peu de bruit, il ne faut donc pas négliger les contrôles techniques et service. De plus, réparer un cardan dans un centre de service ou le remplacer en tant qu'ensemble n'est pas si bon marché, et il n'est pas toujours possible de corriger la situation par vous-même ; certains équipements et outils spéciaux sont nécessaires ;
De quoi sont faits les arbres ?
Étant donné que la charge sur la transmission est très élevée et que la résistance est ici importante, dans l'industrie automobile en série, la production d'arbres de transmission implique l'utilisation de certaines qualités d'acier, ce qui signifie un poids considérable de la pièce. Pour les modèles à petite échelle et exclusifs, d'autres matériaux peuvent être utilisés, plus légers, mais beaucoup plus coûteux.
Par exemple : un cardan BelAZ peut peser plus d'une centaine de kilogrammes, sur une grande MAZ son poids est d'environ 50 kg, et sur certains BMW de sport Ils fabriquent des manches en carbone pesant moins de 2 kg.
Et ceci malgré le fait que des arbres de plus en plus lourds sont fabriqués à partir de tuyaux à paroi mince - peu importe le poids d'un cardan MAZ ou KrAZ s'il était solide, cela ne vaut même pas la peine d'imaginer. Bien que les nœuds très courts puissent être entièrement métalliques (non creux), car avec une longueur allant jusqu'à un demi-mètre, la différence de poids sera bien inférieure à la résistance globale. Dans de tels cas, tout peut même ressembler à deux charnières avec un petit solide partie centrale et même comme charnière, où une bride (ou une autre fourche) est montée sur la tige d'une fourche.
De toute façon, trop de choses dépendent de cet élément pour négliger sa qualité, surtout lorsqu'il s'agit de camions, en particulier hors route. Il existe une certaine norme pour chaque cardan, chaque modification, et lorsque vous achetez un arbre à cardan chez Leader LLC, vous pouvez être sûr que tous les paramètres - dimensionnels, résistance et techniques - sont conformes.
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Arbre à cardan- c'est l'un des éléments du système de transmission sur toutes les voitures et modèles à propulsion arrière avec transmission intégrale. Aujourd’hui, les modèles à traction avant sont populaires et de nombreux passionnés de voitures ont oublié ou ne savent même pas ce qu’est un cardan. Examinons l'appareil, ainsi que les principales fonctions de cet élément, et comprenons le principe de son fonctionnement. Nous examinerons également les principaux inconvénients.
De l'histoire du cardan
L'arbre à cardan doit son nom au spécialiste italien en médecine et en mathématiques, Gerolamo Cardano. C'est lui qui a développé et décrit les principes de fonctionnement des mécanismes de charnière qui relient deux arbres tournant dans le même sens. À propos, les historiens affirment que Léonard de Vinci possédait déjà quelque chose de similaire.
Qu'est-ce qu'un cardan et quand est-il apparu ? Cet élément a été mis en pratique pour la première fois par Louis Renault. C'est lui qui a utilisé pour la première fois un arbre de transmission dans la conception de ses voitures en 1898. Cette démarche est extrêmement simple, ce qui a contribué au fait qu'au début du 20e siècle, elle n'est devenue pratiquement aucune alternative. Malgré le développement technologies modernes, on ne peut même plus se passer des cardans. Ils sont utilisés dans les motos, les SUV miniers, dans les transmissions de véhicules à traction intégrale et dans les modèles à propulsion arrière.
Appareil
Qu'est-ce qu'un cardan ? En termes simples, il s'agit d'un tuyau en acier creux. Il est creux afin de réduire le poids de la voiture. Mais ce n'est pas tout. Le lecteur se compose de cinq composants. En plus du tuyau, la structure à cardan comprend des croix et des pointes, ainsi qu'une fourche coulissante. L'appareil contient également des roulements, des joints et d'autres pièces.
Examinons chaque élément plus en détail.
Traverses et extrémités d'arbre à cardan
Ce sont des charnières en forme de croix. Leur tâche principale est de garantir que tous les éléments rotatifs de la transmission peuvent fonctionner sous des angles variables. Ceci est nécessaire pour que le couple soit transmis en douceur. L'efficacité des traverses est alors très élevée. 
Lorsque les angles de rotation pendant le mouvement dépassent 20 degrés, des charges excessives sont placées sur la croix. Pour cette raison, le cardan devient déséquilibré. Il s'agit d'un dysfonctionnement courant.
Fourche coulissante
C'est le nœud qui est chargé de connecter les extrémités du canal intermédiaire et arbre à cardan. Ces derniers disposent de slots. L'utilisation d'une fourche coulissante est due au fait que le système de suspension peut s'étirer considérablement lors du franchissement de divers obstacles.
La boîte de vitesses ou boîte de transfert, à laquelle le cardan est relié à une extrémité, est rigidement fixée à la carrosserie. Et le deuxième point, auquel l'arbre est relié, s'accouple à la suspension. En cas de collision avec un obstacle, la distance entre la boîte de vitesses de l'essieu et la transmission peut augmenter. Dans ce cas, le cardan doit s'étirer, et la fourche coulissante y contribue.
Roulement intermédiaire
Il est nécessaire pour soutenir l’arbre principal. Le roulement permet également à l’arbre de tourner librement.
Selon le nombre de sections du cardan, il peut y avoir deux, trois roulements intermédiaires ou plus.
Types d'arbres
Nous savons donc ce qu'est un cardan. Mais il convient de noter qu'ils sont différents types. Il existe donc des éléments avec une ou plusieurs sections.
Un arbre à section unique est le plus souvent utilisé dans les véhicules à traction intégrale et à traction arrière où le maximum transfert rapide couple. Un joint universel à plusieurs sections peut être trouvé dans les voitures ou les camions standard.
Avantages et inconvénients de cette transmission
Maintenant que ce qu’est le cardan d’une voiture est clair, il convient de considérer les avantages et les inconvénients de ce type de joint. La conception à cardan présente un avantage significatif : ce mécanisme est capable de résister aux énormes charges que subit la transmission lors de la conduite sur des routes pavées et sur des terrains accidentés.
Le seul point négatif est le poids important du cardan, qui est affiché sur le poids à vide. Cela affecte la dynamique de la voiture et la consommation de carburant. De plus, le processus d'installation du joint universel nécessite un tunnel au bas de la voiture (ce qui ajoute des désagréments aux passagers). Enfin, cette charnière crée du bruit et des vibrations lors de la rotation.
Défauts typiques
En parlant de ce qu'est un cardan dans une voiture (il y a une photo de cet élément dans notre article), on ne peut s'empêcher de le considérer défauts typiques et leurs signes. Après tout, puisqu’il s’agit d’un joint destiné à transmettre le couple, il subit de lourdes charges.
Le puits est l’élément le plus solide de toute la structure. Sa ressource peut atteindre plus de 500 000 kilomètres (pour les camions - deux fois plus), mais l'élément peut être facilement endommagé.
Les arbres creux en acier ont tendance à se déformer lorsqu’ils heurtent un obstacle. Des déformations se produisent également lorsque les charnières se brisent. Diagnostiqué ce dysfonctionnement en raison de l'augmentation des vibrations sous la voiture. Certains artisans alignent les arbres de transmission. Mais il vaut mieux ne pas prendre de risques.
Croix
Le problème le plus courant qui survient pendant le fonctionnement arbres à cardan, c'est l'usure de la traverse. Si le dysfonctionnement réside précisément là, alors l'opération s'accompagnera de clics caractéristiques lorsque la voiture se met en mouvement, lors de l'accélération, mais également lors du relâchement des gaz.
Palier
C'est aussi un échec assez courant. Cela se produit lorsque la durée de vie du roulement est complètement épuisée. Seul le remplacement du roulement résoudra ce problème. Vous pouvez reconnaître un roulement qui a déjà rempli sa fonction grâce à ses bruits de cognement caractéristiques.
Déséquilibre du cardan
La plupart des passionnés de voitures qui possèdent des roues arrière et véhicules à traction intégrale, ils savent ce qu'est un cardan dans une voiture, mais ils n'ont jamais rencontré de problèmes d'équilibrage déséquilibré. Même s’il faut dire que ce phénomène est assez courant.
S'il y a des symptômes de déséquilibre, le dysfonctionnement doit être éliminé - cela peut être dangereux. Un déséquilibre entraînera une usure rapide des pièces en rotation. Les causes d’un déséquilibre sont multiples et ce phénomène se manifeste sous forme de vibrations.
Et l’une des raisons les plus courantes de déséquilibre est le mariage. Il existe également des cas fréquents où l'équilibre est perturbé en raison de déformations. Il y a eu des cas où un cardan mal fixé entraînait des vibrations caractéristiques.
Il est important non seulement de savoir ce qu'est un arbre de transmission dans une voiture, mais aussi de comprendre que l'angle de couple est limité. La plupart taille optimale les angles vont de 0 à 20 degrés. Dans ce cas, le moteur fonctionnera aussi efficacement que possible. Si l'angle est incorrect, la croix s'usera presque. Et cela, bien sûr, affectera le comportement de la voiture.
S'il y a un déséquilibre, il est préférable de le déterminer sur un stand spécial. C'est à l'aide d'équipements que vous pouvez identifier avec précision pourquoi le problème mentionné est survenu. Vous pouvez également effectuer un équilibrage sur le stand. Tout d'abord, l'arbre est équilibré en tenant compte des charnières, puis une attention particulière est portée aux jeux.
Destruction des anthères
Il semblerait que ce dysfonctionnement soit tout à fait insignifiant, mais il peut avoir de graves conséquences. Ceux qui savent ce qu'est un arbre de transmission sur une voiture surveillent attentivement l'état des anthères. Le fait est que l’arbre est situé directement sous la machine, ce qui signifie qu’il est exposé à la saleté et à la poussière. Les charnières et traverses sont protégées par des anthères. Lorsqu'ils sont détruits, les roulements des charnières ne sont pas lubrifiés et leur usure accrue commence. Il est nécessaire de surveiller attentivement l'état des anthères. Cela contribuera à prolonger la durée de vie des traverses et transmission à cardan en général.
Une voiture est un mécanisme très complexe, composé de nombreuses pièces qui remplissent une fonction spécifique. Parmi toute cette diversité, on peut souligner l'arbre de transmission, qui joue l'un des rôles clés pour le mouvement de l'appareil.
Ces pièces ont une structure assez simple par rapport aux autres composants, mais sans elles, la voiture perd sa fonctionnalité. Plus de détails peuvent être trouvés sur des forums spécialisés, et vous pouvez également les acheter pour votre marque de voiture.
Concepts de base
Transfert d'énergie de la boîte de vitesses vers roues arrières cela se produit d'une manière particulière dans une voiture. L'élément de liaison est ici l'arbre à cardan, qui réalise cette transmission.
Il existe plusieurs types de produits de ce type qui diffèrent à la fois par leur conception et leur objectif. L'arbre de transmission est une sorte de mécanisme qui permet de transférer l'énergie du moteur au différentiel, qui distribue cette force aux roues.
L'arbre de transmission se compose de plusieurs parties principales :
- Roulement de suspension.
- Double charnière du même nom.
- Fourche coulissante.
- Différents types de joints et de fixations.
Ce produit peut être composé de plusieurs Composants, ce qui entraîne une augmentation significative du poids du véhicule. Les arbres à cardan sont utilisés dans de nombreux mécanismes similaires.
Types principaux
Il existe plusieurs façons de classer ces produits. Parmi tous les types, ils peuvent être divisés :
- Selon leur destination, les arbres à cardan sont de type principal et auxiliaire. Le premier type de produit sert également de base à tous les types de mécanismes d'entraînement des roues motrices. Le deuxième type de dispositif joue un rôle auxiliaire et peut être utilisé pour organiser le fonctionnement des treuils, pompes et autres mécanismes similaires.
- En fonction de leur structure et de leur emplacement, les cardans peuvent être divisés en transmissions de type fermé et ouvert.
- Il existe également des mécanismes avec compensation du déplacement axial. Ces appareils sont universels. Lorsque cela n'est pas prévu par la conception, ils sont dits simples.
L’arbre de transmission est un élément très important de la voiture, dont dépendent ses performances. Une configuration correcte du mécanisme vous permettra d'assurer un fonctionnement efficace de l'ensemble du système.
La transmission joue un rôle important dans le fonctionnement de l’ensemble du véhicule. Avec son aide, le couple est transmis entre les axes des arbres, situés à angle droit les uns par rapport aux autres. La transmission à cardan transmet le couple lors de la direction et dans les transmissions de puissance.
Cette transmission facilite la connexion correcte de certaines pièces importantes, telles que :
Moteur de voiture avec boîte de vitesses ;
La boîte de transfert est reliée à la boîte de vitesses ;
Avec boîte de vitesses ;
Unité qui distribue le couple avec l'engrenage principal ;
Hélice de roue avec dispositif mécanique, différentiel.
La transmission à cardan a une structure complexe, mais il faut savoir que sa partie principale est considérée joint universel. C'est selon la conception de ce joint que diffèrent les types de transmissions à cardan : joints homocinétiques à angles égaux et inégaux, joint semi-universel élastique et rigide.
Le dernier type de transmission à cardan n'est pas installé dans Véhicules, car il ne répond pas à toutes les exigences et normes en matière de fiabilité et de sécurité de fonctionnement des véhicules.
Transmission à cardan dans une voiture avec joint inégal
Ce type de traverse est simplement appelé entraînement à cardan ou arbre de transmission de voiture en conversation. Ce type de joint universel est installé uniquement dans les véhicules à propulsion arrière ou dans les véhicules à traction intégrale. La transmission à cardan se compose également d'un arbre sur lequel l'arbre à cardan est installé. Dans certains cas, un support intermédiaire est utilisé. Il y a des dispositifs de connexion aux deux extrémités de l'arbre.
L'arbre de transmission de certaines voitures peut être constitué non seulement d'un arbre, mais également de deux. La longueur de cet arbre joue un rôle particulier dans le couple. S'il y a deux arbres dans le schéma, alors le premier est appelé intermédiaire et l'autre est défini comme le cardan arrière.
Les deux arbres sont reliés par un support intermédiaire, qui se situe entre eux et les fixe. Ensuite, le support intermédiaire est fixé à la carrosserie elle-même ou simplement au châssis de la voiture. À la suite du travail, la longueur de l'arbre peut changer. Dans de tels cas, la longueur d'un arbre est modifiée et une connexion cannelée est réalisée dessus.
Transmission à cardan dans une voiture avec joints de vitesses angulaires égales
Ce type d'arbre de transmission est souvent utilisé dans les véhicules à traction avant. Il est utilisé pour relier le différentiel à la transmission des roues. La transmission à cardan d'une voiture comporte deux joints identiques qui sont reliés à un arbre qui transmet le couple. La charnière proche de l’arbre est appelée interne et la charnière du côté opposé est appelée externe.
L'arbre de transmission avant doit fournir niveau faible bruit lorsque vous travaillez avec tout type de charnières. Ce type de joint peut également être utilisé pour les véhicules à propulsion. Le joint homocinétique peut simplement être appelé joint homocinétique, il ressemble à un clip situé dans le corps. Au milieu du clip, les billes bougent constamment pendant le fonctionnement.
Mauvais équilibrage de la transmission de la voiture
De nombreux automobilistes sont confrontés à de nombreux problèmes lorsqu’ils conduisent leur voiture. Ils rencontrent souvent des problèmes avec l'arbre de transmission. Ce problème se produit très souvent et ce problème est considéré comme très dangereux, car un accident peut survenir à cause de cela.
Une transmission déséquilibrée dans un véhicule peut provoquer une usure rapide de certaines pièces. L'arbre de transmission d'une voiture fonctionne mal pour de nombreuses raisons. La raison principale est considérée comme les vibrations qui peuvent se produire dans le moteur pendant que la voiture tourne. Un déséquilibre réside souvent dans un défaut d’usine courant au niveau de l’arbre de transmission lui-même. L'arbre de transmission peut être endommagé par des influences extérieures.
Conséquences d'un mauvais fonctionnement du cardan
La transmission de la voiture doit fonctionner correctement. Le déséquilibre qui en résulte peut avoir de graves conséquences. Si l'équilibre de l'arbre à cardan est déséquilibré, la charge sur diverses parties de l'unité principale de la machine augmente. Cela entraîne une usure rapide et des réparations ultérieures.
Le niveau d'équilibre et sa violation ne peuvent être déterminés que dans des stations spécialisées, où des professionnels utilisant un équipement spécial peuvent tester n'importe quelle voiture. C'est la présence d'équipements spéciaux qui permettent de déterminer l'équilibre de l'arbre. Tout d'abord, l'équilibrage est effectué avec les charnières, puis les écarts aux endroits avec des croix sont mesurés.
Avec un assemblage correct, les espaces doivent répondre à certaines normes et il ne devrait y avoir aucune erreur. Souvent, les fabricants ne font pas attention aux autorisations et ne respectent donc pas les normes, ce qui entraîne alors de graves conséquences.
Si vous ressentez des vibrations du moteur pendant la conduite, vous devez immédiatement contacter un spécialiste pour obtenir de l'aide.
