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Un joint de transmission ou accouplement mécanique est un système mécanique composé de plusieurs pièces mobiles les unes par rapport aux autres, ou déformables, qui permet l'entraînement mutuel de deux pièces tournantes dont les axes de rotation occupent des positions relatives variables pendant le fonctionnement. En d’autres termes, c'est une liaison qui permet de transmettre la rotation d'un axe à un autre axe mobile par rapport au premier.
Dans le cas le plus fréquent, les arbres que l'on souhaite relier sont concourants et forment entre eux un angle variable. Dans d'autres cas, les arbres ne sont pas parfaitement alignés, mais ils restent parallèles. Enfin, il est possible que les arbres ne soient ni concourants, ni parallèles.
De tels mécanismes sont nécessaires, par exemple, pour entraîner les roues motrices d'un véhicule. Le moteur occupe une position presque fixe par rapport au châssis, il est monté sur des supports élastiques anti-vibration, tandis que les mouvements de la suspension provoquent d'importants déplacements des roues motrices. Ces dernières sont en plus directrices sur les automobiles à traction.
Les types d’accouplement :
Les accouplements permanents :
1 – Accouplement rigide :
Ils peuvent être utilisés lorsque les arbres sont correctement alignés. Leur emploi exige des précautions car un mauvais alignement des arbres amène à un écrasement des portés, des ruptures par fatigue et des disruptions près maturés du système de fixation.
-Accouplement à plateau :
Très utilisé, précis, résistant, la transmission des couples est obtenue par une série de boulon ajoutée. En cas de surcharge, le cisaillement des boulons offre une certaine sécurité.
- Manchons à Goupilles :
Dans le cas des petits accouplements c’est le plus simple. Les deux goupilles travaillent au cisaillement et offrent une certaines sécurité en cas de surcharge ;c’est le même principe.
- Manchons à douille:
Ils présentent une grande facilité de montage et de démontage et permettent l’utilisation d’arbre lisse sans rainure de clavette. La transmission du couple est obtenue par adhérence.
2 – Accouplement élastique ou flexible :
Souvent utilisés, ils tolèrent plus au moins suivant les types de la construction, des défauts d’alignement limités entre les deux arbres.
- Joint d’Oldham :
Un joint d'Oldham (on dit souvent joint de Oldham) est un élément de mécanisme assurant la transmission d'un mouvement de rotation entre deux axes parallèles. Il a été inventé par l'ingénieur irlandais John Oldham en 1820 pour résoudre un problème de placement de roue à aubes sur un bateau à vapeur.
Le disque du milieu tourne autour de son centre à la même vitesse que les arbres d'entrée et de sortie. Ce centre tourne cependant à une vitesse double de celles des arbres, dans une trajectoire circulaire centrée entre les axes de ces arbres.
Il supporte uniquement des désalignements radiaux et permet la transmission entre deux arbres parallèles présentant un léger décalage. Le joint est construit autour des deux glissière à 90°.
3 – Joint de Cardan :
Le cardan (ou plus précisément le joint de Cardan) est un dispositif mécanique qui permet la transmission d'une rotation angulaire entre deux arbres dont les axes géométriques concourent en un même point.
Cette technique est utilisée sur les véhicules, pour accoupler deux arbres tournants non alignés, ou dont les positions angulaires de l'un par rapport à l'autre peuvent varier ; par exemple l'axe du volant et le boîtier de direction, surtout dans le cas d'un volant réglable en hauteur par rapport au conducteur.
L'angle formé par les « fourchettes » d'un joint de Cardan provoque une non-linéarité de la vitesse angulaire d'un arbre par rapport à l'autre. On peut y remédier en ajoutant un second joint d'angle identique dans la transmission, les deux fourchettes de l'arbre médian étant alignées dans le cas particulier le plus courant, où tous les arbres sont dans le même plan. On passe ainsi de l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie par deux demi-angles identiques, les variations angulaires entraînées par chacun des cardans étant égales et opposées.
En effet, le cardan unique présente l'inconvénient de ne pas être homocinétique, c'est-à-dire que la vitesse de rotation transmise n'est pas constante au cours de la rotation lorsque les axes ne sont plus alignés. En revanche, l'ensemble de deux cardans enchaînés l'est, si toutefois leurs angles sont égaux et leur "fourchettes" d'entrées (menantes) sont déphasées de 90° par rapport à leurs plans respectifs (plan formé par l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie de chacun des cardans - quand la fourchette d'entrée du premier cardan est dans son plan, la fourchette d'entrée du second cardan doit être perpendiculaire à son propre plan).
Par exemple, pour les roues motrices d'un véhicule automobile, afin de les doter d'une suspension, il faut pouvoir modifier la position de l'axe des roues par rapport à l'axe du différentiel. On le réalise par des joints de cardan doublés de chaque côté du véhicule (avec souvent un dispositif coulissant additionnel).
Dans le cas le plus fréquent, les arbres que l'on souhaite relier sont concourants et forment entre eux un angle variable. Dans d'autres cas, les arbres ne sont pas parfaitement alignés, mais ils restent parallèles. Enfin, il est possible que les arbres ne soient ni concourants, ni parallèles.
De tels mécanismes sont nécessaires, par exemple, pour entraîner les roues motrices d'un véhicule. Le moteur occupe une position presque fixe par rapport au châssis, il est monté sur des supports élastiques anti-vibration, tandis que les mouvements de la suspension provoquent d'importants déplacements des roues motrices. Ces dernières sont en plus directrices sur les automobiles à traction.
Les types d’accouplement :
Les accouplements permanents :
1 – Accouplement rigide :
Ils peuvent être utilisés lorsque les arbres sont correctement alignés. Leur emploi exige des précautions car un mauvais alignement des arbres amène à un écrasement des portés, des ruptures par fatigue et des disruptions près maturés du système de fixation.
-Accouplement à plateau :
Très utilisé, précis, résistant, la transmission des couples est obtenue par une série de boulon ajoutée. En cas de surcharge, le cisaillement des boulons offre une certaine sécurité.
- Manchons à Goupilles :
Dans le cas des petits accouplements c’est le plus simple. Les deux goupilles travaillent au cisaillement et offrent une certaines sécurité en cas de surcharge ;c’est le même principe.
- Manchons à douille:
Ils présentent une grande facilité de montage et de démontage et permettent l’utilisation d’arbre lisse sans rainure de clavette. La transmission du couple est obtenue par adhérence.
2 – Accouplement élastique ou flexible :
Souvent utilisés, ils tolèrent plus au moins suivant les types de la construction, des défauts d’alignement limités entre les deux arbres.
- Joint d’Oldham :
Un joint d'Oldham (on dit souvent joint de Oldham) est un élément de mécanisme assurant la transmission d'un mouvement de rotation entre deux axes parallèles. Il a été inventé par l'ingénieur irlandais John Oldham en 1820 pour résoudre un problème de placement de roue à aubes sur un bateau à vapeur.
Le disque du milieu tourne autour de son centre à la même vitesse que les arbres d'entrée et de sortie. Ce centre tourne cependant à une vitesse double de celles des arbres, dans une trajectoire circulaire centrée entre les axes de ces arbres.
Il supporte uniquement des désalignements radiaux et permet la transmission entre deux arbres parallèles présentant un léger décalage. Le joint est construit autour des deux glissière à 90°.
3 – Joint de Cardan :
Le cardan (ou plus précisément le joint de Cardan) est un dispositif mécanique qui permet la transmission d'une rotation angulaire entre deux arbres dont les axes géométriques concourent en un même point.
Cette technique est utilisée sur les véhicules, pour accoupler deux arbres tournants non alignés, ou dont les positions angulaires de l'un par rapport à l'autre peuvent varier ; par exemple l'axe du volant et le boîtier de direction, surtout dans le cas d'un volant réglable en hauteur par rapport au conducteur.
L'angle formé par les « fourchettes » d'un joint de Cardan provoque une non-linéarité de la vitesse angulaire d'un arbre par rapport à l'autre. On peut y remédier en ajoutant un second joint d'angle identique dans la transmission, les deux fourchettes de l'arbre médian étant alignées dans le cas particulier le plus courant, où tous les arbres sont dans le même plan. On passe ainsi de l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie par deux demi-angles identiques, les variations angulaires entraînées par chacun des cardans étant égales et opposées.
En effet, le cardan unique présente l'inconvénient de ne pas être homocinétique, c'est-à-dire que la vitesse de rotation transmise n'est pas constante au cours de la rotation lorsque les axes ne sont plus alignés. En revanche, l'ensemble de deux cardans enchaînés l'est, si toutefois leurs angles sont égaux et leur "fourchettes" d'entrées (menantes) sont déphasées de 90° par rapport à leurs plans respectifs (plan formé par l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie de chacun des cardans - quand la fourchette d'entrée du premier cardan est dans son plan, la fourchette d'entrée du second cardan doit être perpendiculaire à son propre plan).
Par exemple, pour les roues motrices d'un véhicule automobile, afin de les doter d'une suspension, il faut pouvoir modifier la position de l'axe des roues par rapport à l'axe du différentiel. On le réalise par des joints de cardan doublés de chaque côté du véhicule (avec souvent un dispositif coulissant additionnel).
