Joint homocinétique (cardan)

Le joint homocinétique, désigné par l'abréviation joint à vitesse constante, est un type d'accouplement qui transmet un mouvement de rotation sous un angle variable tout en maintenant l'arbre de sortie à exactement la même vitesse instantanée que l'arbre d'entrée. Cette propriété le rend indispensable sur les roues motrices des voitures modernes, en particulier celles à traction avant, où chaque arbre de transmission doit à la fois braquer et débattre verticalement avec la suspension, tout en délivrant le couple avec souplesse et sans vibration.

Le problème que résout le joint homocinétique découle des limites du simple joint de cardan classique. Un joint de cardan ordinaire peut transmettre le mouvement autour d'un angle, mais en le faisant, l'arbre de sortie accélère puis ralentit deux fois par tour, produisant une fluctuation cyclique qui s'aggrave à mesure que l'angle augmente. Aux angles modestes d'un arbre de transmission, cela reste tolérable, mais aux angles importants et constamment variables d'une roue directrice à suspension indépendante, cela provoquerait des vibrations et une usure inacceptables. Le joint homocinétique maintient une vitesse constante en agençant sa géométrie interne de sorte que les points de contact se situent toujours dans le plan bissecteur de l'angle de travail.

Mécaniquement, il existe deux conceptions courantes. Le joint extérieur, le plus proche de la roue, est généralement un joint à billes de type Rzeppa dans lequel six billes en acier circulent dans des gorges courbes à l'intérieur d'un boîtier sphérique, maintenues en alignement par une cage ; il peut accommoder les angles importants qu'exige la direction. Le joint intérieur, le plus proche du différentiel, est souvent de conception tripode, recourant à trois tourillons à galets capables à la fois de pivoter et de coulisser, ce qui autorise l'arbre à s'allonger et à se raccourcir au gré des mouvements de la suspension. Un demi-arbre moteur typique comporte donc un joint homocinétique intérieur et un extérieur travaillant de concert.

Le bénéfice pour le véhicule est une transmission douce et exempte de vibrations sur toute la plage de débattement de la direction et de la suspension, ce qui rend possibles les architectures à moteur transversal compact et à traction avant qui dominent le marché actuel. La même technologie équipe l'arrière de nombreuses voitures à suspension indépendante, propulsion ou transmission intégrale, et se retrouve sur les arbres de transmission lorsque les angles ou les mouvements dépassent ce qu'un joint de cardan peut gérer correctement.

La principale vulnérabilité d'un joint homocinétique réside dans son soufflet de protection en caoutchouc ou en thermoplastique, qui retient la graisse spéciale et tient à l'écart saletés et eau. Si ce soufflet se fend, la graisse est expulsée et des impuretés s'introduisent, et le joint commence à s'user ; le symptôme caractéristique est un cliquetis ou un claquement rythmé perceptible lorsque l'on braque sous charge, signalant la défaillance du joint extérieur en particulier. Détecté tôt, le remplacement d'un soufflet déchiré et le regarnissage en graisse peuvent sauver le joint, mais une fente négligée finit par le détruire, imposant un joint neuf ou un demi-arbre complet. Le joint homocinétique s'inscrit ainsi dans la chaîne cinématique aux côtés du demi-arbre, du différentiel et de l'essieu, rendant possible, en toute discrétion, l'association quotidienne de la motricité et de la direction sur les mêmes roues.