Arbre de transmission

L'arbre de transmission est le long élément rotatif qui transporte le couple moteur depuis la boîte de vitesses, à l'avant du véhicule, jusqu'au groupe de transmission final, à l'arrière. Sa raison d'être tient à une distance qu'aucun pignon ni aucun arbre unique ne pourrait franchir autrement. Dans une architecture classique à propulsion ou à transmission intégrale, le moteur et la boîte de vitesses sont placés nettement vers l'avant tandis que l'essieu moteur se trouve plusieurs dizaines de centimètres en arrière ; il faut donc une liaison tournante robuste pour relier les deux ensembles. Sans cette liaison, la puissance produite par le moteur n'aurait nulle part où aller une fois sortie de la transmission.

Sur le plan mécanique, l'arbre de transmission est un tube creux en acier ou en aluminium, doté d'un joint de cardan à chaque extrémité et, sur les installations les plus longues, d'un palier central qui le scinde en deux tronçons. La forme creuse limite la masse et l'inertie en rotation tout en résistant aux efforts de torsion qui s'exercent à pleine charge. Comme la boîte de vitesses est fixée rigidement à la caisse alors que l'essieu arrière monte et descend au gré de la suspension, l'arbre doit absorber des variations permanentes d'angle et de longueur ; les joints de cardan encaissent les variations d'angle, tandis qu'une section cannelée coulissante, souvent intégrée à la sortie de boîte ou à une fourchette glissante, permet à l'arbre de se télescoper quand l'essieu se déplace.

L'intérêt pratique de l'arbre de transmission réside dans sa capacité à transmettre de fortes valeurs de couple de manière fiable tout en tolérant ce mouvement continuel. Il tourne aussi à grande vitesse, fréquemment plusieurs milliers de tours par minute à allure autoroutière, ce qui rend un équilibrage précis indispensable. Un arbre déséquilibré ou usé se trahit par des vibrations et un grondement sourd dont l'intensité croît avec la vitesse, tandis qu'un joint de cardan défaillant produit un claquement caractéristique lors de la prise ou du relâchement du couple.

Il convient de distinguer l'arbre de transmission des arbres de roue, une confusion fréquente. L'arbre de transmission est l'unique arbre longitudinal qui court d'avant en arrière vers le différentiel, alors que les arbres de roue sont les arbres plus courts qui partent transversalement du différentiel vers chaque roue. Sur les voitures à traction avant, il n'existe aucun arbre longitudinal, mais seulement une paire d'arbres de roue, puisque la boîte de vitesses et le différentiel sont réunis dans une boîte-pont placée à côté du moteur.

Les arbres de transmission varient sensiblement selon l'architecture du véhicule. Les applications sportives ou à fortes charges recourent parfois à des arbres en fibre de carbone pour réduire l'inertie, et de nombreux véhicules à transmission intégrale comportent deux arbres longitudinaux, un vers chaque essieu, alimentés par une boîte de transfert. L'entretien se limite généralement à graisser les joints de cardan lorsqu'ils disposent de graisseurs, et à les remplacer dès qu'apparaît du jeu ; les joints étanches sont simplement changés d'un bloc. Comprendre l'arbre de transmission aux côtés du différentiel, de la boîte de transfert et des joints homocinétiques utilisés sur les arbres de roue donne une vision complète de la manière dont le couple parvient de la boîte de vitesses jusqu'à la route.