Définition:
Le joint de Cardan est destiné à la transmission d'un couple sans élasticité transitionnelle entre deux arbres dont les axes sont sécants. Il réalise une liaison de type "sphérique à doigt". Le défaut d'alignement angulaire appelé "angle de brisure" peut être important.
Du point de vue de la structure, le joint de Cardan est constitué :
- d'un croisillon monobloc porteur de surfaces réalisant une double articulation à axes perpendiculaires,
- de deux fourchettes liées aux arbres et portant les pivots,
- et éventuellement, en fonction de la puissance transmise, de composants assurant par roulement la liaison entre les fourchettes et le croisillon.
Cette technique (à ne pas confondre avec la suspension par cardan) est utilisée sur les véhicules pour accoupler deux arbres tournants non alignés, ou dont les positions angulaires, 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.
Caractéristiques cinématiques:
La transmission par cardan simple se caractérise par une différence de vitesse entre arbre d'entrée et arbre de sortie au cours d'un tour.
Les courbes ci-dessous des vitesses de l'arbre d'entrée (vitesse constante 6,28 rad/s ) et de l'arbre de sortie (en vert) en fonction de l'angle de brisure a entre les deux axes permet de constater le non homo-cinétisme du joint à la Cardan.
On observe que l'amplitude de l'écart de vitesse de l'arbre de sortie est d'autant plus importante que l'angle de brisure est grand. Il va de soi que pour un demi tour de l'arbre d'entrée, l'arbre de sortie tourne également d'un demi-tour.
Les vitesses moyennes sur un tour sont identiques, mais durant le tour apparaît un décalage des angles. 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 les deux « fourchettes » de la pièce intermédiaire sont dans le même plan : la vitesse de rotation instantanée de sortie sera alors égale à celle d'entrée sans fluctuations.
Dessin d'ensemble:
Dessin d'ensemble:
